Linux进程间通信(二)：命名管道的使用和原理

一、前言

 上篇博客里谈到，进程间通信的本质在于如何让两个进程看到同一份资源。匿名管道的核心思想就是让子进程继承父进程，从而让父子进程看到同一份管道文件，但这也使通信仅仅局限在具有血缘关系的进程之间。
 而命名管道的处理办法就比较直截了当了：在指定路径下创建FIFO管道文件。多个进程就像使用普通文件一样对同一份命名管道文件进行读写操作，由此实现进程间通信。虽然命名管道挂靠于文件系统，但是内核在传递数据的时候会和磁盘去关联，写入时向内存中写入，读取时也从内存中读取，这和匿名管道是一致的。

二、匿名管道与命名管道

• 匿名管道由 pipe 函数创建并打开。

• 命名管道由 mkfifo 函数创建，使用 open 函数打开

• FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯一的区别在它们创建与打开的方式不同，一但这些工作完成之后，它们具有相同的语义

• 管道（匿名管道和命名管道）的生命周期随内核，其本质上是内核中的一段缓冲区，通过内核缓冲区实现通信。命名管道的文件虽然可见于文件系统，但是只是标识符，并非通信介质。也就是说，我们创建的命名管道文件只是一个标记，open该管道文件返回的文件描述符指向内核中的一段缓冲区。注意我们是往缓冲区中写入的，而不是向管道文件写入

三、命名管道的使用

[参数说明]：

• pathname：指定管道文件的路径
• mode：指定文件的读写权限。管道文件的实际权限 = mode & umask，系统默认掩码为 0002

[返回值]： 创建成功返回0，失败返回-1
[命名管道打开规则]：

• 以只读的方式打开FIFO文件
  1. O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程以写的方式打开FIFO文件
  2. O_NONBLOCK enable：立刻返回成功
• 以只写的方式打开FIFO文件
  1. O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程以读的方式打开FIFO文件
  2. O_NONBLOCK enable：打开失败并且立刻返回，错误码为 ENXIO

[demo]:
1.Comm.hpp文件

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define FIFO_PATH "./FIFO"

using namespace std;

void CreateFifo()
{
    
    
    if(access(FIFO_PATH, F_OK) != 0)  // 管道文件不存在才需要创建
    {
    
    
        if(mkfifo(FIFO_PATH, 0666) != 0)  // 创建管道文件失败
        {
    
    
            perror("mkfifo");
        }
    }
}

2.ServiceFifo文件

#include "Comm.hpp"

int main()
{
    
    
    CreateFifo();
    int fd = open(FIFO_PATH, O_RDONLY);
    while(true)
    {
    
    
        char buff[15] = {
    
    0};
        ssize_t ss = read(fd, buff, sizeof(buff));
        buff[ss] = '\0';
        cout << buff << endl;
    }
}

3.ClientFIFO.cc文件

#include "Comm.hpp"

int main()
{
    
    
    int fd = open(FIFO_PATH, O_WRONLY);
    int cnt = 0;
    while(true)
    {
    
    
        char msg[15] = "hello world";
        write(fd, msg, sizeof(msg));
        sleep(1);
    }
    return 0;
}