《Linux 進程間通信》命名管道：FIFO

命名管道的主要用途：不相關的進程之間交換數據。

命令行上創建命名管道：

$ mkfifo filename

 程式中創建命名管道：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);

備註：#include <sys/types.h>是Unix/Linux系統的基本系統數據類型的頭文件，含有Size_t，time_t，pid_t等類型。

　　　#include<sys/stat.h>是Unix/Linux系統定義文件狀態所在的偽標準頭文件。

常式：創建一個FIFO命名管道

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int res;

    res = mkfifo("./FIFO", 0777);
    if(res == 0)
    {
        printf("FIFO created\n");
    }

    exit(EXIT_SUCCESS);

}

備註：文件許可權方面的知識有點模糊，需要回顧。

$ ls -lF(F選項會在顯示目錄條目時，在目錄後加一個符號“/”表示文件夾 “|”表示管道)
prwxr-xr-x 1 root root     0 12月 17 17:02 FIFO|

創建出來的FIFO管道如上圖所示，其中第一個字元p表示這是一個管道，其中最後一個|符號是由ls命令的-F選項所添加，也表示它是一個管道。

FIFO是以命名文件的形式存在，而不是打開的文件描述符，所以在對它進行讀寫操作之前必須先打開它。而且，對於FIFO來說，傳遞給open函數的第一個參數一定是一個FIFO的路徑名，而不是一個文件名。

使用open打開FIFO文件

1.FIFO命名管道不能以O_RDWR的模式打開，會產生二義性。（通常使用FIFO只是為了單向傳遞數據）

2.如果確定需要程式之間雙向傳遞數據。①最好使用一對FIFO或者管道，一個方向使用一個②採用先關閉再重新打開FIFO的方法來明確地改變數據流的去向（不常用）。

3.打開FIFO文件和打開普通文件的另一點區別是：對open_flag（open的第二個參數）的O_NONBLOCK的用法。

• open(const char *path, O_RDONLY)；

在這種情況下，open調用將阻塞，除非有一個進程以寫方式打開一個FIFO，否則它是不會返回。

• open(const char *path, O_RDONLY | O_NONBLOCK);

即使沒有其他進程以寫方式打開FIFO，open調用也會成功並且立即返回。

• open(const char *path, WRONLY);

在這種情況下，open調用將阻塞，直到有一個進程以讀方式打開進程。

• open(const char *path,  WRONLY | O_NONBLOCK);

這個函數調用總是立刻返回，但如果沒有進程以讀方式打開FIFO文件，open調用將返回一個錯誤-1並且FIFO也不會被打開。如果確實有一個進程以讀方式打開FIFO文件，那麼我們就我再可以通過它返回的文件描述符對這個FIFO文件進行寫操作。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h> /* using string */
#include <fcntl.h> /* O_RDONLY in this file */

#define FILE_NAME "/home/test/readfifo"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int res;
    
    if(access(FILE_NAME, F_OK) == -1)
    {
        res = mkfifo(FILE_NAME, 0777);

        if(res != 0)
        {
            printf("the fifo file could not create\n");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    printf("read fifo file create successfull \n");

    open(FILE_NAME, O_RDONLY | O_NONBLOCK);

    printf("open the read fifo file is success \n");

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

備註：string.h在使用到字元數組時需要使用。

　       fcntl.h是unix標準中通用的頭文件，其中包含相關函數有open，fcntl，shutdown，unlink，fclose等。與unistd.h相比，後者定義了更多的函數原型。

在open的函數調用中，如果是非阻塞。

read fifo file create successfull 

open the read fifo file is success 

在open的函數調用中，如果是阻塞，即沒有使用O_NONBLOCK

read fifo file create successfull 

就會阻塞在open函數上，然後等待寫進程打開這個函數，然後才會返回。

 註意：Linux中進程被阻塞時，並不消耗CPU資源。

對FIFO進行讀寫操作

如果在open函數使用了O_NONBLOCK模式，會影響到對FIFO的read和write調用。

• 對一個空的、阻塞的FIFO（即沒有用O_NONBLOCK標誌打開的）的read調用將等待，直到有數據可以讀時才繼續執行。
• 對一個空的、非阻塞的FIFO的read調用將立刻返回0位元組。
• 對一個完全阻塞FIFO的write調用將等待，知道數據可以被寫入才繼續執行，如果FIFO不能接受所有寫入數據，將按照下麵的規則執行：①如果請求寫入的數據長度小於等於PIPE_BUF位元組，調用失敗，數據不能寫入。（表示有空間，但是不能寫入，出現問題）。②如果請求寫入的數據的長度大於PIPE_BUF位元組，將寫入部分數據，返回實際寫入的位元組數，返回值也可能是0（表示只是FIFO的空間不足，先寫入部分數據）。

註意：PIPE_BUF是系統對FIFO的一個數據長度的限制，通常在頭文件limits.h可以找到它，通常值為4096位元組，也有特例。系統規定：在一個以O_WRONLY方式（即阻塞方式）打開的FIFO中，如果寫入的數據長度小於等於PIPE_BUF，要麼全部一次性寫入，要麼一個位元組也不寫入。

基於“註意”中的描述，如果出現一種情況：多個程式向一個FIFO中寫入數據的時候，為了保證這些寫入的數據不會相互交錯重疊，那麼就要求每次寫入的數據長度要小於等於PIPE_BUF位元組。