【UNIX网络编程】FIFO

管道作为进程间通信的最古老方式，它的缺点是没有名字，因此只能用在有亲缘关系的父子进程之间。对于无亲缘关系的进程间，无法用管道进行通信。FIFO可以完成无亲缘关系的进程间的通信，FIFO也被称为命名管道。它是一种特殊类型的文件，在文件系统中以文件名的形式存在，但它的行为却和上面提到的管道类似。

创建命名管道有两种方法：

1、在命令行上执行命令：mkfifo filename 来创建FIFO。

2、使用mkfifo函数创建FIFO。

#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); //返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1

注意，mkfifo函数只是创建FIFO，要想打开它，还必须使用open函数，而且创建的过程中是隐含了O_CREAT| O_EXCL标志的,也就是说它要么创建一个新的FIFO，要么返回一个EEXIST错误。如果不希望创建一个新的FIFO，就改调用open而不是mkfifo。要打开一个已存在的FIFO或创建一个新的FIFO，应先调用mkfifo，再检查它是否返回EEXIST错误，若返回该错误则改为调用open。FIFO不能打来来既读又写，因为它是半双工的。

FIFO与管道的区别主要有以下两点：

1、创建并打开一个管道只需要调用pipe。创建并打开一个FIFO则需要调用mkfifo后再调用open。

2、管道在所有进程最终都关闭它之后自动消失。FIFO的名字则只有调用unlink才从文件系统中删除。

管道与FIFO都有系统加在他们上面的限制：

1、OPEN_MAX 一个进程在任意时刻打开的最大描述符数。

2、PIPE_BUF 可原子地写一个管道或FIFO的最大数据量。

下面就以例子来学习FIFO的创建、访问、打开等操作。

创建方法一mkfifo命令：

book@book-desktop:/work/tmp/unp$ mkfifo my_file  //利用mkfifo命令创建my_file命名管道book@book-desktop:/work/tmp/unp$ ls -l my_file prw-r--r-- 1 book book 0 2014-07-03 15:44 my_file//利用ls命令查看上一条命令创建的my_file命名管道book@book-desktop:/work/tmp/unp$ mkfifo my_filemkfifo: cannot create fifo `my_file': File exists//因为命名管道已经存在，所以此时的mkfifo命令失败

创建方法二mkfifo函数：

将上面的命名管道删除后，利用下面的语句重新创建my_file命名管道。

int res = mkfifo("my_file", 0777);if(res == 0)printf("FIFO created\n");exit(EXIT_SUCCESS);

查看结果如下：

book@book-desktop:/work/tmp/unp$ rm -rf my_file book@book-desktop:/work/tmp/unp$ lsa.out  fifo.c       mutex  pipemesg  unpv22efifo   fifocliserv  pipe   pxmsg     unpv22e.tar.gzbook@book-desktop:/work/tmp/unp$ ./a.out FIFO createdbook@book-desktop:/work/tmp/unp$ 

访问上面创建的FIFO：

cat < my_file，因为此时FIFO里没有任何数据，所以此时阻塞。

echo "Hello world." > my_file，因为没有echo等待其他进程读取数据，所以同样阻塞。

使用open打开FIFO文件：

1、打开FIFO的主要限制是，程序不能以O_RDWR模式打开FIFO文件进行读写操作，因为通常我们只是单向传递数据。如果需要双向传递数据，就要创建一对FIFO。实现实例请参考之前写的客户-服务器程序，点此进入。

2、打开FIFO文件和打开普通文件的另一个区别是，对open_flag的O_NOBLOCK选项的用法。使用这个选项不仅改变open调用的处理方式，还会改变对这次open调用返回的文件描述符进行的读写请求的处理方式。

a、open(const char *path, O_RDONLY);这种情况下，open调用将阻塞，除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO，否则不会返回。例如上面的cat命令的例子。

b、open(const char *path,O_RDONLY | O_NONBLOCK);即使没有其他进程以写方式打开FIFO，这个open调用也将成功立即返回。

c、open(const char *path, O_WRONLY); open调用将阻塞，知道有一个进程以读的方式打开同一个FIFO为止。如上面的echo命令的例子。

d、open(const char *path, O_WRONLY | O_NONBLOCK);函数立即返回，但如果没有进程以读方式打开FIFO，open调用将返回一个错误并且FIFO也不会被打开。

示例代码：

#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#define FIFO_NAME "my_file"int main(int argc, char **argv){int res;int open_mode = 0;int i;if(argc < 2){fprintf(stderr, "Usage : %s <some combinations of\O_RDONLY O_WRONLY O_NONBLOCK>\n", *argv);exit(EXIT_FAILURE);}for(i = 1; i < argc; i++){if(strncmp(*++argv , "O_RDONLY", 8) == 0);open_mode |= O_RDONLY;if(strncmp(*++argv , "O_WRONLY", 8) == 0);open_mode |= O_WRONLY;if(strncmp(*++argv , "O_NONBLOCK", 10) == 0);open_mode |= O_NONBLOCK;}if(access(FIFO_NAME, F_OK) == -1){res = mkfifo(FIFO_NAME, 0777);if(res != 0){fprintf(stderr, "Could not create fifo %s\n", FIFO_NAME);exit(EXIT_FAILURE);}}printf("Process %d opending FIFO\n", getpid());res = open(FIFO_NAME, open_mode);printf("Process %d result %d\n", getpid(), res);sleep(5);if(res != -1)close(res);printf("Process %d finished\n", getpid());exit(EXIT_SUCCESS);}

对于FIFO的高级一点的应用，比如客户-服务器程序，进程间通信等，参见直接的总结，点此链接。

参考：

1、之前的总结：http://blog.csdn.net/to_be_it_1/article/details/28384117

2、《Linux程序设计》 Neil Matthew&&Richard Stones

3、《UNIX环境高级编程》Richard Stevenson

4、《UNIX网络编程 卷2》 Richard Stevenson