linux环境进程间通信（一） 管道及有名管道.htm

本资源中含有有关LINUX进程通信的一些文章

	int childexit=0;
	int i;
	int cmd;
	
	memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));

	if(pipe(pipe_fd)<0)
	{
		printf("pipe create error\n");
		return -1;
	}
	if((pid=fork())==0)
	//子进程：解析从管道中获取的命令，并作相应的处理
	{
		printf("\n");
		close(pipe_fd[1]);
		sleep(2);
		
		while(!childexit)
		{	
			read(pipe_fd[0],r_buf,4);
			cmd=atoi(r_buf);
			if(cmd==0)
			{
printf("child: receive command from parent over\n now child process exit\n");
				childexit=1;
			}
			
		       else if(handle_cmd(cmd)!=0)
				return;
			sleep(1);
		}
		close(pipe_fd[0]);
		exit();
	}
	else if(pid>0)
	//parent: send commands to child
	{
	close(pipe_fd[0]);

	w_buf[0]="003";
	w_buf[1]="005";
	w_buf[2]="777";
	w_buf[3]="000";
	for(i=0;i<4;i++)
		write(pipe_fd[1],w_buf[i],4);
	close(pipe_fd[1]);
	}	
}
//下面是子进程的命令处理函数（特定于应用）：
int handle_cmd(int cmd)
{
if((cmd<0)||(cmd>256))
//suppose child only support 256 commands
	{
	printf("child: invalid command \n");
	return -1;
	}
printf("child: the cmd from parent is %d\n", cmd);
return 0;
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE></P>
            <P><SPAN class=atitle3>1.5管道的局限性</SPAN></P>
            <P>管道的主要局限性正体现在它的特点上：</P>
            <UL class=n01>
              <LI>只支持单向数据流； 
              <LI>只能用于具有亲缘关系的进程之间； 
              <LI>没有名字； 
              <LI>管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）； 
              <LI>管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等； 
              </LI></UL>
            <P><A name=2><SPAN class=atitle2>2、 有名管道概述及相关API应用</SPAN></A></P>
            <P><SPAN class=atitle3>2.1 有名管道相关的关键概念</SPAN></P>
            <P>管道应用的一个重大限制是它没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在有名管道（named 
            pipe或FIFO）提出后，该限制得到了克服。FIFO不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信（能够访问该路径的进程以及FIFO的创建进程之间），因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（first 
            in first 
            out），对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。</P>
            <P><SPAN class=atitle3>2.2有名管道的创建</SPAN></P>
            <P>
            <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
            border=1>
              <TBODY>
              <TR>
                <TD><PRE><CODE>
#include &lt;sys/types.h&gt;
#include &lt;sys/stat.h&gt;
int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE></P>
            <P>该函数的第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO的名字。第二个参数与打开普通文件的open()函数中的mode 
            参数相同。如果mkfifo的第一个参数是一个已经存在的路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。一般文件的I/O函数都可以用于FIFO，如close、read、write等等。</P>
            <P><SPAN class=atitle3>2.3有名管道的打开规则</SPAN></P>
            <P>有名管道比管道多了一个打开操作：open。</P>
            <P>FIFO的打开规则：</P>
            <P>如果当前打开操作是为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，成功返回（当前打开操作没有设置阻塞标志）。</P>
            <P>如果当前打开操作是为写而打开FIFO时，如果已经有相应进程为读而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，返回ENXIO错误（当前打开操作没有设置阻塞标志）。</P>
            <P>对打开规则的验证参见<A 
            href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/l-ipc/part1/index.shtml#b">附2</A>。</P>
            <P><SPAN class=atitle3>2.4有名管道的读写规则</SPAN></P>
            <P>从FIFO中读取数据：</P>
            <P>约定：如果一个进程为了从FIFO中读取数据而阻塞打开FIFO，那么称该进程内的读操作为设置了阻塞标志的读操作。</P>
            <UL class=n01>
              <LI>如果有进程写打开FIFO，且当前FIFO内没有数据，则对于设置了阻塞标志的读操作来说，将一直阻塞。对于没有设置阻塞标志读操作来说则返回-1，当前errno值为EAGAIN，提醒以后再试。 

              <LI>对于设置了阻塞标志的读操作说，造成阻塞的原因有两种：当前FIFO内有数据，但有其它进程在读这些数据；另外就是FIFO内没有数据。解阻塞的原因则是FIFO中有新的数据写入，不论信写入数据量的大小，也不论读操作请求多少数据量。 

              <LI>读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操作施加作用，如果本进程内有多个读操作序列，则在第一个读操作被唤醒并完成读操作后，其它将要执行的读操作将不再阻塞，即使在执行读操作时，FIFO中没有数据也一样（此时，读操作返回0）。 

              <LI>如果没有进程写打开FIFO，则设置了阻塞标志的读操作会阻塞。 </LI></UL>
            <P>注：如果FIFO中有数据，则设置了阻塞标志的读操作不会因为FIFO中的字节数小于请求读的字节数而阻塞，此时，读操作会返回FIFO中现有的数据量。</P>
            <P>向FIFO中写入数据：</P>
            <P>约定：如果一个进程为了向FIFO中写入数据而阻塞打开FIFO，那么称该进程内的写操作为设置了阻塞标志的写操作。</P>
            <P>对于设置了阻塞标志的写操作：</P>
            <UL class=n01>
              <LI>当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。如果此时管道空闲缓冲区不足以容纳要写入的字节数，则进入睡眠，直到当缓冲区中能够容纳要写入的字节数时，才开始进行一次性写操作。 

              <LI>当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将不再保证写入的原子性。FIFO缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据，写操作在写完所有请求写的数据后返回。 
              </LI></UL>
            <P>对于没有设置阻塞标志的写操作：</P>
            <UL class=n01>
              <LI>当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将不再保证写入的原子性。在写满所有FIFO空闲缓冲区后，写操作返回。 
              <LI>当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。如果当前FIFO空闲缓冲区能够容纳请求写入的字节数，写完后成功返回；如果当前FIFO空闲缓冲区不能够容纳请求写入的字节数，则返回EAGAIN错误，提醒以后再写； 
              </LI></UL>
            <P>对FIFO读写规则的验证：</P>
            <P>下面提供了两个对FIFO的读写程序，适当调节程序中的很少地方或者程序的命令行参数就可以对各种FIFO读写规则进行验证。</P>
            <P>程序1：写FIFO的程序</P>
            <P>
            <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
            border=1>
              <TBODY>
              <TR>
                <TD><PRE><CODE>
#include &lt;sys/types.h&gt;
#include &lt;sys/stat.h&gt;
#include &lt;errno.h&gt;
#include &lt;fcntl.h&gt;
#define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"

main(int argc,char** argv)
//参数为即将写入的字节数
{
	int fd;
	char w_buf[4096*2];
	int real_wnum;
	memset(w_buf,0,4096*2);
	if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)&lt;0)&amp;&amp;(errno!=EEXIST))
		printf("cannot create fifoserver\n");

	if(fd==-1)
		if(errno==ENXIO)
			printf("open error; no reading process\n");
		
     	fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
	//设置非阻塞标志
	//fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY,0);
	//设置阻塞标志
	real_wnum=write(fd,w_buf,2048);
	if(real_wnum==-1)
	{
		if(errno==EAGAIN)
			printf("write to fifo error; try later\n");
	}
	else 
		printf("real write num is %d\n",real_wnum);
	real_wnum=write(fd,w_buf,5000);
	//5000用于测试写入字节大于4096时的非原子性
	//real_wnum=write(fd,w_buf,4096);
	//4096用于测试写入字节不大于4096时的原子性
	
	if(real_wnum==-1)
		if(errno==EAGAIN)
			printf("try later\n");
}
程序2：与程序1一起测试写FIFO的规则，第一个命令行参数是请求从FIFO读出的字节数
#include &lt;sys/types.h&gt;
#include &lt;sys/stat.h&gt;
#include &lt;errno.h&gt;
#include &lt;fcntl.h&gt;
#define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"

main(int argc,char** argv)
{
	char r_buf[4096*2];
	int  fd;
	int  r_size;
	int  ret_size;
	r_size=atoi(argv[1]);
	printf("requred real read bytes %d\n",r_size);
	memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
	fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
	//fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY,0);
	//在此处可以把读程序编译成两个不同版本：阻塞版本及非阻塞版本
	if(fd==-1)
	{
		printf("open %s for read error\n");
		exit();	
	}
	while(1)
	{
		
		memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
		ret_size=read(fd,r_buf,r_size);
		if(ret_size==-1)
			if(errno==EAGAIN)
				printf("no data avlaible\n");
		printf("real read bytes %d\n",ret_size);
		sleep(1);
	}	
	pause();
	unlink(FIFO_SERVER);
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE></P>
            <P>程序应用说明：</P>
            <P>把读程序编译成两个不同版本：</P>
            <UL class=n01>
              <LI>阻塞读版本:br 
              <LI>以及非阻塞读版本nbr </LI></UL>
            <P>把写程序编译成两个四个版本：</P>
            <UL class=n01>
              <LI>非阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本：nbwg 
              <LI>非阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本：版本nbw 
              <LI>阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本：bwg 
              <LI>阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本：版本bw </LI></UL>
            <P>下面将使用br、nbr、w代替相应程序中的阻塞读、非阻塞读</P>
            <P>验证阻塞写操作：</P>
            <OL class=n01>
              <LI>当请求写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性： 
              <UL class=n01>