Linux进程间通信学习：如何使用命名管道

在前一篇文章——Linux进程间通信——使用匿名管道中，我们看到了如何使用匿名管道来在进程之间传递数据，同时也看到了这个方式的一个缺陷，就是这些进程都由一个共同的祖先进程启动，这给我们在不相关的的进程之间交换数据带来了不方便。这里将会介绍进程的另一种通信方式——命名管道，来解决不相关进程间的通信问题。

一、什么是命名管道

命名管道也被称为FIFO文件，它是一种特殊类型的文件，它在文件系统中以文件名的形式存在，但是它的行为却和之前所讲的没有名字的管道（匿名管道）类似。

由于Linux中所有的事物都可被视为文件，所以对命名管道的使用也就变得与文件操作非常的统一，也使它的使用非常方便，同时我们也可以像平常的文件名一样在命令中使用。

二、创建命名管道

我们可以使用两下函数之一来创建一个命名管道，他们的原型如下：

#include <sys/types.h>  
#include <sys/stat.h>  
int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);  
int mknod(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0);

这两个函数都能创建一个FIFO文件，注意是创建一个真实存在于文件系统中的文件，filename指定了文件名，而mode则指定了文件的读写权限。

mknod是比较老的函数，而使用mkfifo函数更加简单和规范，所以建议在可能的情况下，尽量使用mkfifo而不是mknod。

三、访问命名管道

1、打开FIFO文件

与打开其他文件一样，FIFO文件也可以使用open调用来打开。注意，mkfifo函数只是创建一个FIFO文件，要使用命名管道还是将其打开。

但是有两点要注意，1、就是程序不能以O_RDWR模式打开FIFO文件进行读写操作，而其行为也未明确定义，因为如一个管道以读/写方式打开，进程就会读回自己的输出，同时我们通常使用FIFO只是为了单向的数据传递。2、就是传递给open调用的是FIFO的路径名，而不是正常的文件。

打开FIFO文件通常有四种方式，

open(const char *path, O_RDONLY);//1  
open(const char *path, O_RDONLY | O_NONBLOCK);//2  
open(const char *path, O_WRONLY);//3  
open(const char *path, O_WRONLY | O_NONBLOCK);//4

在open函数的调用的第二个参数中，你看到一个陌生的选项O_NONBLOCK，选项O_NONBLOCK表示非阻塞，加上这个选项后，表示open调用是非阻塞的，如果没有这个选项，则表示open调用是阻塞的。

open调用的阻塞是什么一回事呢？很简单，对于以只读方式（O_RDONLY）打开的FIFO文件，如果open调用是阻塞的（即第二个参数为O_RDONLY），除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO，否则它不会返回；如果open调用是非阻塞的的（即第二个参数为O_RDONLY | O_NONBLOCK），则即使没有其他进程以写方式打开同一个FIFO文件，open调用将成功并立即返回。

对于以只写方式（O_WRONLY）打开的FIFO文件，如果open调用是阻塞的（即第二个参数为O_WRONLY），open调用将被阻塞，直到有一个进程以只读方式打开同一个FIFO文件为止；如果open调用是非阻塞的（即第二个参数为O_WRONLY | O_NONBLOCK），open总会立即返回，但如果没有其他进程以只读方式打开同一个FIFO文件，open调用将返回-1，并且FIFO也不会被打开。

四、使用FIFO实现进程间的通信

说了这么多，下面就用一个例子程序来说明一下，两个进程如何通过FIFO实现通信吧。这里有两个源文件，一个fifowrite.c，它在需要时创建管道，然后向管道写入数据,数据由文件Data.txt提供，大小为10M，内容全是字符‘0’。另一个源文件为fiforead.c，它从FIFO中读取数据，并把读到的数据保存到另一个文件DataFormFIFO.txt中。为了让程序更加简洁，忽略了有些函数调用是否成功的检查。

fifowrite.c的源代码如下：

#include <unistd.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <limits.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/stat.h>  
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
      
int main()  
{  
    const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo";  
    int pipe_fd = -1;  
    int data_fd = -1;  
    int res = 0;  
    const int open_mode = O_WRONLY;  
    int bytes_sent = 0;  
    char buffer[PIPE_BUF + 1];  
      
    if(access(fifo_name, F_OK) == -1)  
    {  
        //管道文件不存在  
        //创建命名管道  
        res = mkfifo(fifo_name, 0777);  
        if(res != 0)  
        {  
            fprintf(stderr, "Could not create fifo %sn", fifo_name);  
            exit(EXIT_FAILURE);  
        }  
    }  
      
    printf("Process %d opening FIFO O_WRONLYn", getpid());  
    //以只写阻塞方式打开FIFO文件，以只读方式打开数据文件  
    pipe_fd = open(fifo_name, open_mode);  
    data_fd = open("Data.txt", O_RDONLY);  
    printf("Process %d result %dn", getpid(), pipe_fd);  
      
    if(pipe_fd != -1)  
    {  
        int bytes_read = 0;  
        //向数据文件读取数据  
        bytes_read = read(data_fd, buffer, PIPE_BUF);  
        buffer[bytes_read] = '';  
        while(bytes_read > 0)  
        {  
            //向FIFO文件写数据  
            res = write(pipe_fd, buffer, bytes_read);  
            if(res == -1)  
            {  
                fprintf(stderr, "Write error on pipen");  
                exit(EXIT_FAILURE);  
            }  
            //累加写的字节数，并继续读取数据  
            bytes_sent += res;  
            bytes_read = read(data_fd, buffer, PIPE_BUF);  
            buffer[bytes_read] = '';  
        }  
        close(pipe_fd);  
        close(data_fd);  
    }  
    else
        exit(EXIT_FAILURE);  
      
    printf("Process %d finishedn", getpid());  
    exit(EXIT_SUCCESS);  
}

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（编辑：济南站长网）

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