在前一篇文章——
linux程序間通訊——使用匿名管道
中，我們看到了如何使用匿名管道來在程序之間傳遞資料，同時也看到了這個方式的乙個缺陷，就是這些程序都由乙個共同的祖先程序啟動，這給我們在不相關的的程序之間交換資料帶來了不方便。這裡將會介紹程序的另一種通訊方式——命名管道，來解決不相關程序間的通訊問題。
一、什麼是命名管道
命名管道也被稱為fifo檔案，它是一種特殊型別的檔案，它在檔案系統中以檔名的形式存在，但是它的行為卻和之前所講的沒有名字的管道（匿名管道）類似。
由於linux中所有的事物都可被視為檔案，所以對命名管道的使用也就變得與檔案操作非常的統一，也使它的使用非常方便，同時我們也可以像平常的檔名一樣在命令中使用。
二、建立命名管道
我們可以使用兩下函式之一來建立乙個命名管道，他們的原型如下：
#include #include int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);
int mknod(const char *filename, mode_t mode | s_ififo, (dev_t)0);
mknod是比較老的函式，而使用mkfifo函式更加簡單和規範，所以建議在可能的情況下，盡量使用mkfifo而不是mknod。
三、訪問命名管道
1、開啟fifo檔案
與開啟其他檔案一樣，fifo檔案也可以使用open呼叫來開啟。注意，mkfifo函式只是建立乙個fifo檔案，要使用命名管道還是將其開啟。
但是有兩點要
注意，1、就是程式不能以o_rdwr模式開啟fifo檔案進行讀寫操作，而其行為也未明確定義，因為如乙個管道以讀/寫方式開啟，程序就會讀回自己的輸出，同時我們通常使用fifo只是為了單向的資料傳遞。2、就是傳遞給open呼叫的是fifo的路徑名，而不是正常的檔案。
開啟fifo檔案通常有四種方式，
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
open呼叫的阻塞是什麼一回事呢？很簡單，對於以唯讀方式（o_rdonly）開啟的fifo檔案，如果open呼叫是阻塞的（即第二個引數為o_rdonly），除非有乙個程序以寫方式開啟同乙個fifo，否則它不會返回；如果open呼叫是非阻塞的的（即第二個引數為o_rdonly | o_nonblock），則即使沒有其他程序以寫方式開啟同乙個fifo檔案，open呼叫將成功並立即返回。
對於以只寫方式（o_wronly）開啟的fifo檔案，如果open呼叫是阻塞的（即第二個引數為o_wronly），open呼叫將被阻塞，直到有乙個程序以唯讀方式開啟同乙個fifo檔案為止；如果open呼叫是非阻塞的（即第二個引數為o_wronly | o_nonblock），open總會立即返回，但如果沒有其他程序以唯讀方式開啟同乙個fifo檔案，open呼叫將返回-1，並且fifo也不會被開啟。
四、使用fifo實現程序間的通訊
說了這麼多，下面就用乙個例子程式來說明一下，兩個程序如何通過fifo實現通訊吧。這裡有兩個原始檔，乙個fifowrite.c，它在需要時建立管道，然後向管道寫入資料,資料由檔案data.txt提供，大小為10m，內容全是字元『0』。另乙個原始檔為fiforead.c，它從fifo中讀取資料，並把讀到的資料儲存到另乙個檔案dataformfifo.txt中。為了讓程式更加簡潔，忽略了有些函式呼叫是否成功的檢查。
fifowrite.c的源**如下：
#include #include #include #include #include #include #include #include int main()
} printf("process %d opening fifo o_wronly\n", getpid());
//以只寫阻塞方式開啟fifo檔案，以唯讀方式開啟資料檔案
pipe_fd = open(fifo_name, open_mode);
data_fd = open("data.txt", o_rdonly);
printf("process %d result %d\n", getpid(), pipe_fd);
if(pipe_fd != -1)
//累加寫的位元組數，並繼續讀取資料
bytes_sent += res;
bytes_read = read(data_fd, buffer, pipe_buf);
buffer[bytes_read] = '\0';
} close(pipe_fd);
close(data_fd);
} else
exit(exit_failure);
printf("process %d finished\n", getpid());
exit(exit_success);
}
#include #include #include #include #include #include #include #include int main()
while(res > 0);
close(pipe_fd);
close(data_fd);
} else
exit(exit_failure);
printf("process %d finished, %d bytes read\n", getpid(), bytes_read);
exit(exit_success);
}
分析：兩個程式都使用阻塞模式的fifo，為了讓大家更清楚地看清楚阻塞究竟是怎麼一回事，首先我們執行fifowrite.exe，並把它放到後台去執行。這時呼叫jobs命令，可以看到它確實在後台執行著，過了5秒後，再呼叫jobs命令，可以看到程序fifowrite.exe還沒有結束，它還在繼續執行。因為fifowrite.exe程序的open呼叫是阻塞的，在fiforead.exe還沒有執行時，也就沒有其他的程序以讀方式開啟同乙個fifo，所以它就一直在等待，open被阻塞，沒有返回。然後，當我們程序fiforead.exe執行時（為了檢視效能，在time命令中執行），fifowrite.exe中的open呼叫返回，程序開始繼續工作，然後結束程序。而fiforead.exe的open呼叫雖然也是阻塞模式，但是fifowrite.exe早已執行，即早有另乙個程序以寫方式開啟同乙個fifo，所以open呼叫立即返回。
從time中的輸出來看，管道的傳遞效率是非常高的，因為fiforead.exe既要讀取資料，還要寫資料到檔案dataformfifo.txt中，10m的資料只用了0.1秒多一點。
此外，如果此時，你在shell中輸入如下命令，ls -l /tmp/my_fifo，可以看到如下結果：
證明fifo檔案確實是存在於檔案系統中的檔案，檔案屬性的第乙個字元為『p'，表示該檔案是乙個管道。
五、命名管道的安全問題
前面的例子是兩個程序之間的通訊問題，也就是說，乙個程序向fifo檔案寫資料，而另乙個程序則在fifo檔案中讀取資料。試想這樣乙個問題，只使用乙個fifo檔案，如果有多個程序同時向同乙個fifo檔案寫資料，而只有乙個讀fifo程序在同乙個fifo檔案中讀取資料時，會發生怎麼樣的情況呢，會發生資料塊的相互交錯是很正常的？而且個人認為多個不同程序向乙個fifo讀程序傳送資料是很普通的情況。
為了解決這一問題，就是讓寫操作的原子化。怎樣才能使寫操作原子化呢？答案很簡單，系統規定：在乙個以o_wronly（即阻塞方式）開啟的fifo中， 如果寫入的資料長度小於等待pipe_buf，那麼或者寫入全部位元組，或者乙個位元組都不寫入。如果所有的寫請求都是發往乙個阻塞的fifo的，並且每個寫記請求的資料長度小於等於pipe_buf位元組，系統就可以確保資料決不會交錯在一起。
六、命名管道與匿名管道的對比
使用匿名管道，則通訊的程序之間需要乙個父子關係，通訊的兩個程序一定是由乙個共同的祖先程序啟動。但是匿名管道沒有上面說到的資料交叉的問題。
與使用匿名管道相比，我們可以看到fifowrite.exe和fiforead.exe這兩個程序是沒有什麼必然的聯絡的，如果硬要說他們具有某種聯絡，就只能說是它們都訪問同乙個fifo檔案。它解決了之前在匿名管道**現的通訊的兩個程序一定是由乙個共同的祖先程序啟動的問題。但是為了資料的安全，我們很多時候要採用阻塞的fifo，讓寫操作變成原子操作。
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