有名管道的用法

作者：曾宏安，华清远见嵌入式学院讲师。

有名管道又称为FIFO，是进程间通信的一种方式。FIFO具有以下特点：

          1.全双工的通信模式，数据先进先出；

          2.可以用于任意的进程之间，通过指定相同的管道文件进行通信；

          3.文件名存在文件系统中，而管道中的内容存在于内存中。可通过open、read、write对其操作；

使用FIFO的步骤如下：

一、创建/打开一个FIFO

FIFO是一种文件类型，在Linux系统中FIFO的类型用p表示。如下所示： 

-rwxr-xr-x 1 root root 7368 2008-10-29 09:05 create_fifo 
        -rw-r--r-- 1 root root 380 2008-10-29 09:05 create_fifo.c 
        prw-r--r-- 1 root root 0 2009-06-12 14:18 myfifo 
        -rwxr-xr-x 1 root root 8178 2008-10-29 08:58 read_fifo 
        -rw-r--r-- 1 root root 1185 2008-10-29 09:00 read_fifo.c 
        -rwxr-xr-x 1 root root 8333 2009-06-12 14:20 write_fifo 
        -rw-r--r-- 1 root root 1139 2009-06-12 14:19 write_fifo.c

可以看到，虽然FIFO文件存在于文件系统中(可供不同的进程打开)，但FIFO中的内容都存放在内存中，所以文件大小始终为0。
由于FIFO不是普通文件，所以只能用文件ＩＯ来访问。

#include  
        int mkfifo(const char *path, mode_t mode);

函数mkfifo用于创建一个有名管道，参数path指定要创建的FIFO的路径，mode为该管道文件的访问权限，一般用八进制数表示。

#include  
        #include  
        int open(const char *path, int oflag, ... );

函数open通过指定路径打开一个文件，不同的进程可以调用open打开同一个FIFO进行通信。参考下面的代码(相关头文件省略)

#define BUF_SIZE 51 
        int main(int argc, char *argv[]) 
        { 
                  int fd;
                  ssize_t n;
                  char buf[BUF_SIZE];
                  if ( argc <２)
                  {
                           fprintf(stdout, “Usage: %s \n”, argv[0]);
                           exit(1);
                  }
                  if ( mkfifo(argv[1], 0666) < 0 ) // 创建FIFO失败
                  {
                           if (errno != EEXIST ) // 出错原因不是因为管道已存在
                           {
                           fprintf(stderr, “mkfifo() failed %s\n”, strerror(errno));
                           exit(-1);
                           }
                  }
                  if ( (fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0 ) // 打开FIFO出错
                  { // 注：< 优先级要高于 =
                           fprintf(stderr, “open() failed %s\n”, strerror(errno));
                           exit(-1);
                  }
                   …
                   return 0;
        }

二、读/写FIFO

进程打开FIFO后，就可以根据open时指定的选项对其进行相应的读/写操作(请参考open的帮助文档中关于选项的说明)。

#include
        ssize_t read(int fildes, void *buf, size_t nbyte);
        ssize_t write(int fildes, const void *buf, size_t nbyte);
        ……
        if ((n = read(fd, buf, BUF_SIZE)) < 0 )
        {
                    fprintf(stderr, “read() failed %s\n”, strerror(errno));
                    exit(-1);
        }
        else if ( n = = 0 )
        {
                    fprintf(stdout, “all write sides are closed…\n”);
                    exit(-1);
        }
        else
        {
                    fprintf(stdout, “read %d bytes from FIFO : %s\n”, n, buf);
        }
        ……

对FIFO的写操作，大家可以仿照上面的代码。

最后总结一下在使用FIFO时要注意的问题：

        1. 在用open打开FIFO时有可能会阻塞，原因就是当前只有读端或写端存在。换句话说，如果程序在打开FIFO时指定了只读方式/只写方式，那么该进

程对于打开的FIFO来说就是一个读端/写端。如果指定的是读写方式，那么进程既是读端又是写端。

        2. 从FIFO中读数据时(用read函数)，如果没有数据，默认是阻塞等待，直到有数据被写入FIFO。如果read函数返回0，说明该FIFO所有的写端都已关

闭，程序要做相应的处理。

            向FIFO写入数据时(使用write函数)，如果FIFO有足够空间，write函数会返回写入的字节数；如果空间不够，write函数会阻塞，直到写完为止。当所

有的读端都关闭时，再向FIFO写数据会出错。内核会向写进程发管道断裂的信号(SIGPIPE), 从而终止该进程。处理的办法有两种：程序以读写方式打开

FIFO或是在程序中捕捉SIGPIPE信号，由用户自行处理。