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Linux环境编程之IPC进程间通信(三):FIFO

管道是没有名字的,因此它只能在有亲缘关系的进程间使用,给管道加上名字,我们称之为有名管道FIFO,当然FIFO与管道之间不止有没有名字的区别,还有其他区别下面会提到。与管道类似的是,FIFO是一

管道是没有名字的,因此它只能在有亲缘关系的进程间使用,给管道加上名字,我们称之为有名管道FIFO,当然FIFO与管道之间不止有没有名字的区别,还有其他区别下面会提到。与管道类似的是,FIFO是一个单向(半双工)数据流。不同于管道的是,每个FIFO有一个路径名与之关联,从而允许无亲缘关系的进程之间访问同一个FIFO。FIFO是一种文件类型。stat结构成员st_mode的编码指明文件是否是FIFO类型,可以用S_ISFIFO宏对此进行测试。

FIFO由mkfifo函数创建,它已经隐含指定了O_CREAT|O_EXCL。也就是说,如果FIFO存在就返回一个EEXIST错误,如果不存在就创建一个新的FIFO。FIFO由open打开而不是mkfifo。因此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。

#include 
#include
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
在创建出一个FIFO后,它必须是或者打开来读,或者打开来写,可由open或fopen打开函数。FIFO不能打开来既读又写,因为它是半双工的。

FIFO有下面两种用途:

1、FIFO由shell命令使用以便将数据从一条管道线传送到另一条,为此无需创建中间临时文件。FIFO可被用于复制串行管道命令之间的输出流,于是也就不需要写数据到中间磁盘文件中。如:

mkfifo fifo1
prog3 prog1

创建FIFO,然后在后台启动prog3,它从FIFO读数据。然后启动prog1,用tee将输出发送到FIFO和prog2。图解如下:


图 使用FIFO和tee将一个数据发送到两个进程

2、FIFO用于客户进程-服务器进程应用程序中,以在客户进程和服务器进程之间传递数据。对于客户-服务器程序,改用两个FIFO代替两个管道的代码如下:

mainfifo.c

#include 
#include
#include
#include
#include
#include "fifo.h"

#define FIFO1 "/tmp/fifo.1"
#define FIFO2 "/tmp/fifo.2"
#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)

extern void client(int, int);
extern void server(int, int);

int
main(int argc, char **argv)
{
int readfd, writefd;
pid_t pid;

/*creat tow FIFOs; OK if they already exist*/
if((mkfifo(FIFO1, FILE_MODE) <0) && (errno = EEXIST))
printf("can't creat %s.\n", FIFO1);
if((mkfifo(FIFO2, FILE_MODE) <0) && (errno = EEXIST)){
unlink(FIFO1);
printf("can't creat %s.\n", FIFO2);
}

if((pid = fork()) <0){
printf("can't fork.\n");
return -1;
}else if(pid == 0){ /*child*/
readfd = open(FIFO1, O_RDONLY, 0);
writefd = open(FIFO2, O_WRONLY, 0);

server(readfd, writefd);
exit(0);
}
/*parent*/
writefd = open(FIFO1, O_WRONLY, 0);
readfd = open(FIFO2, O_RDONLY, 0);

client(readfd, writefd);

waitpid(pid, NULL, 0); /*wait for child to terminate*/

close(readfd);
close(writefd);

unlink(FIFO1);
unlink(FIFO2);
exit(0);
}
client.c

#include "fifo.h"

int
client(int readfd, int writefd)
{
size_t len;
ssize_t n;
char buff[MAXLINE];

/*read pathname*/
fgets(buff, MAXLINE, stdin);
len = strlen(buff);
if(buff[len-1] == '\n')
len--;

/*write pathname to IPC channel*/
write(writefd, buff, len);

/*read from IPC, write to standard output*/
while((n = read(readfd, buff, MAXLINE)) > 0)
write(STDOUT_FILENO, buff, n);
}
server.c

#include "fifo.h"

void
server(int readfd, int writefd)
{
int fd;
ssize_t n;
char buff[MAXLINE+1];

/*read pathname frome IPC channel*/
if((n = read(readfd, buff, MAXLINE)) == 0){
printf("end-of-file while reading pathname.\n");
return ;
}
buff[n] = '\0'; /*null terminate pathname*/

if((fd = open(buff, O_RDONLY)) <0){
/*error:must tell client*/
snprintf(buff+n, sizeof(buff)-n, ":can't open, %s\n", strerror(errno));
n = strlen(buff);
write(writefd, buff, n);
}else{
/*open succeeded:copy file to IPC channel*/
while((n = read(fd, buff, MAXLINE)) > 0)
write(writefd, buff, n);
close(fd);
}

}
fifo.h

#include 
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

Makefile

all:mainfifo 
mainfifo:mainfifo.c server.c client.c
gcc server.c client.c mainfifo.c -o mainfifo
图解上面的程序如下:

图 使用两个FIFO的客户-服务器例子
上面的例子送虽然使用了FIFO,但仍然是有亲缘关系的进程间通信,下面给出无亲缘关系的客户和服务器的例子。
客户程序client_main.c如下:
#include "fifo.h"

extern client(int, int);

int
main(int argc, char **argv)
{
int readfd, writefd;

writefd = open(FIFO1, O_WRONLY, 0);
readfd = open(FIFO2, O_RDONLY, 0);

client(readfd, writefd);

close(readfd);
close(writefd);

unlink(FIFO1);
unlink(FIFO2);
exit(0);
}
client.c
#include "fifo.h"

int
client(int readfd, int writefd)
{
size_t len;
ssize_t n;
char buff[MAXLINE];

/*read pathname*/
fgets(buff, MAXLINE, stdin);
len = strlen(buff);
if(buff[len-1] == '\n')
len--;

/*write pathname to IPC channel*/
write(writefd, buff, len);

/*read from IPC, write to standard output*/
while((n = read(readfd, buff, MAXLINE)) > 0)
write(STDOUT_FILENO, buff, n);
}
服务器程序server_main.c如下:
#include "fifo.h"
#include
#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)

extern void server(int, int);

int
main(int argc, char **argv)
{
int readfd, writefd;

/*creat two FIFOs:OK if they already exist*/
if((mkfifo(FIFO1, FILE_MODE) <0) && (errno != EEXIST)){
printf("can't create %s.\n", FIFO1);
}
if((mkfifo(FIFO1, FILE_MODE) <0) && (errno != EEXIST)){
unlink(FIFO1);
printf("can't create %s.\n", FIFO1);
}

readfd = open(FIFO1, O_RDONLY, 0);
writefd = open(FIFO2, O_WRONLY, 0);

server(readfd, writefd);
exit(0);
}
server.c
#include "fifo.h"

void
server(int readfd, int writefd)
{
int fd;
ssize_t n;
char buff[MAXLINE+1];

/*read pathname frome IPC channel*/
if((n = read(readfd, buff, MAXLINE)) == 0){
printf("end-of-file while reading pathname.\n");
return ;
}
buff[n] = '\0'; /*null terminate pathname*/

if((fd = open(buff, O_RDONLY)) <0){
/*error:must tell client*/
snprintf(buff+n, sizeof(buff)-n, ":can't open, %s\n", strerror(errno));
n = strlen(buff);
write(writefd, buff, n);
}else{
/*open succeeded:copy file to IPC channel*/
while((n = read(fd, buff, MAXLINE)) > 0)
write(writefd, buff, n);
close(fd);
}

}
fifo.h
#include 
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define FIFO1 "/tmp/fifo.1"
#define FIFO2 "/tmp/fifo.2"
#define MAXLINE 4096

参考:《UNIX环境高级编程》、《UNIX网络编程 卷2:进程间通信》











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