linux系統(tǒng)中的有名管道（FIFO）

無名管道應(yīng)用的一個(gè)重大限制是它沒有名字，因此，只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信，在有名管道（named pipe或FIFO）提出后，該限制得到了克服。FIFO不同于管道之處在于它提供一個(gè)路徑名與之關(guān)聯(lián)，以FIFO的文件形式存在于文件系統(tǒng)中。這樣，即使與FIFO的創(chuàng)建進(jìn)程不存在親緣關(guān)系的進(jìn)程，只要可以訪問該路徑，就能夠彼此通過FIFO相互通信（能夠訪問該路徑的進(jìn)程以及FIFO的創(chuàng)建進(jìn)程之間），因此，通過FIFO不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)。值得注意的是，F(xiàn)IFO嚴(yán)格遵循先進(jìn)先出（first in first out），對(duì)管道及FIFO的讀總是從開始處返回?cái)?shù)據(jù)，對(duì)它們的寫則把數(shù)據(jù)添加到末尾。它們不支持諸如lseek()等文件定位操作。
管道的緩沖區(qū)是有限的（管道制存在于內(nèi)存中，在管道創(chuàng)建時(shí)，為緩沖區(qū)分配一個(gè)頁面大小）
管道所傳送的是無格式字節(jié)流，這就要求管道的讀出方和寫入方必須事先約定好數(shù)據(jù)的格式，比如多少字節(jié)算作一個(gè)消息（或命令、或記錄）等等

FIFO往往都是多個(gè)寫進(jìn)程，一個(gè)讀進(jìn)程。

FIFO的打開規(guī)則：

如果當(dāng)前打開操作是為讀而打開FIFO時(shí)，若已經(jīng)有相應(yīng)進(jìn)程為寫而打開該FIFO，則當(dāng)前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應(yīng)進(jìn)程為寫而打開該FIFO（當(dāng)前打開操作設(shè)置了阻塞標(biāo)志）；或者，成功返回（當(dāng)前打開操作沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志）。

如果當(dāng)前打開操作是為寫而打開FIFO時(shí)，如果已經(jīng)有相應(yīng)進(jìn)程為讀而打開該FIFO，則當(dāng)前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應(yīng)進(jìn)程為讀而打開該FIFO（當(dāng)前打開操作設(shè)置了阻塞標(biāo)志）；或者，返回ENXIO錯(cuò)誤（當(dāng)前打開操作沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志）。

總之就是一句話，一旦設(shè)置了阻塞標(biāo)志，調(diào)用mkfifo建立好之后，那么管道的兩端讀寫必須分別打開，有任何一方未打開，則在調(diào)用open的時(shí)候就阻塞。

從FIFO中讀取數(shù)據(jù)：

約定：如果一個(gè)進(jìn)程為了從FIFO中讀取數(shù)據(jù)而阻塞打開FIFO，那么稱該進(jìn)程內(nèi)的讀操作為設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作。（意思就是我現(xiàn)在要打開一個(gè)有名管道來讀數(shù)據(jù)！）

如果有進(jìn)程寫打開FIFO，且當(dāng)前FIFO內(nèi)沒有數(shù)據(jù)(可以理解為管道的兩端都建立好了，但是寫端還沒開始寫數(shù)據(jù)！)

則對(duì)于設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作來說，將一直阻塞（就是block住了，等待數(shù)據(jù)。它并不消耗CPU資源，這種進(jìn)程的同步方式對(duì)CPU而言是非常有效率的。）

對(duì)于沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志讀操作來說則返回-1，當(dāng)前errno值為EAGAIN，提醒以后再試。

對(duì)于設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作說（見上面的約定）
造成阻塞的原因有兩種

FIFO內(nèi)有數(shù)據(jù)，但有其它進(jìn)程在讀這些數(shù)據(jù)

FIFO內(nèi)沒有數(shù)據(jù)。解阻塞的原因則是FIFO中有新的數(shù)據(jù)寫入，不論信寫入數(shù)據(jù)量的大小，也不論讀操作請(qǐng)求多少數(shù)據(jù)量。

讀打開的阻塞標(biāo)志只對(duì)本進(jìn)程第一個(gè)讀操作施加作用，如果本進(jìn)程內(nèi)有多個(gè)讀操作序列，則在第一個(gè)讀操作被喚醒并完成讀操作后，其它將要執(zhí)行的讀操作將不再阻塞，即使在執(zhí)行讀操作時(shí)，F(xiàn)IFO中沒有數(shù)據(jù)也一樣,此時(shí)，讀操作返回0。

注：如果FIFO中有數(shù)據(jù)，則設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作不會(huì)因?yàn)镕IFO中的字節(jié)數(shù)小于請(qǐng)求讀的字節(jié)數(shù)而阻塞，此時(shí)，讀操作會(huì)返回FIFO中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)量。

向FIFO中寫入數(shù)據(jù)：

約定：如果一個(gè)進(jìn)程為了向FIFO中寫入數(shù)據(jù)而阻塞打開FIFO，那么稱該進(jìn)程內(nèi)的寫操作為設(shè)置了阻塞標(biāo)志的寫操作。

對(duì)于設(shè)置了阻塞標(biāo)志的寫操作：

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量不大于PIPE_BUF時(shí)，linux將保證寫入的原子性。如果此時(shí)管道空閑緩沖區(qū)不足以容納要寫入的字節(jié)數(shù)，則進(jìn)入睡眠，直到當(dāng)緩沖區(qū)中能夠容納要寫入的字節(jié)數(shù)時(shí)，才開始進(jìn)行一次性寫操作。（PIPE_BUF ==>> /usr/include/linux/limits.h）

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量大于PIPE_BUF時(shí)，linux將不再保證寫入的原子性。FIFO緩沖區(qū)一有空閑區(qū)域，寫進(jìn)程就會(huì)試圖向管道寫入數(shù)據(jù)，寫操作在寫完所有請(qǐng)求寫的數(shù)據(jù)后返回。

對(duì)于沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志的寫操作：

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量大于PIPE_BUF時(shí)，linux將不再保證寫入的原子性。在寫滿所有FIFO空閑緩沖區(qū)后，寫操作返回。

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量不大于PIPE_BUF時(shí)，linux將保證寫入的原子性。如果當(dāng)前FIFO空閑緩沖區(qū)能夠容納請(qǐng)求寫入的字節(jié)數(shù)，寫完后成功返回；如果當(dāng)前FIFO空閑緩沖區(qū)不能夠容納請(qǐng)求寫入的字節(jié)數(shù)，則返回EAGAIN錯(cuò)誤，提醒以后再寫；

簡單描述下上面設(shè)置了阻塞標(biāo)志的邏輯
設(shè)置了阻塞標(biāo)志

if (buf_to_write <= PIPE_BUF) //寫入的數(shù)據(jù)量不大于PIPE_BUF時(shí)thenif ( buf_to_write > system_buf_left )//保證寫入的原子性,要么一次性把buf_to_write全都寫完，要么一個(gè)字節(jié)都不寫！thenblock ;until ( buf_to_write <= system_buf_left );goto write ;elsewrite ;fielsewrite ; //不管怎樣，就是不斷寫，知道把緩沖區(qū)寫滿了才阻塞fi

管道寫端 pipe_read.c

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

//pipe_read.c

#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
??
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo" ?
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF ?
??
int?main()??
{??
? ??int?pipe_fd;??
? ??int?res;??
??
? ??int?open_mode?=?O_RDONLY;??
? ??char?buffer[BUFFER_SIZE?+?1];??
? ??int?bytes?=?0;??
??
? ??memset(buffer,?'\0',?sizeof(buffer));??
??
? ??printf("Process %d opeining FIFO O_RDONLY\n",?getpid());??
? ? pipe_fd?=?open(FIFO_NAME,?open_mode);??
? ??printf("Process %d result %d\n",?getpid(),?pipe_fd);??
??
? ??if?(pipe_fd?!=?-1)??
? ??{??
? ? ? ??do{??
? ? ? ? ? ? res?=?read(pipe_fd,?buffer,?BUFFER_SIZE);??
? ? ? ? ? ? bytes?+=?res;??
? ? ? ??printf("%d\n",bytes);
? ? ? ??}while(res?>?0);??
? ? ? ? close(pipe_fd);??
? ??}??
? ??else??
? ??{??
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);??
? ??}??
??
? ??printf("Process %d finished, %d bytes read\n",?getpid(),?bytes);??
? ??exit(EXIT_SUCCESS);??
}

管道讀端 pipe_write.c

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61

//pipe_write.c

#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
??
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo" ?
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF ?
#define TEN_MEG (1024 * 100) ?
??
int?main()??
{??
? ??int?pipe_fd;??
? ??int?res;??
? ??int?open_mode?=?O_WRONLY;??
??
? ??int?bytes?=?0;??
? ??char?buffer[BUFFER_SIZE?+?1];??
??
? ??if?(access(FIFO_NAME,?F_OK)?==?-1)??
? ??{??
? ? ? ? res?=?mkfifo(FIFO_NAME,?0777);??
? ? ? ??if?(res?!=?0)??
? ? ? ??{??
? ? ? ? ? ??fprintf(stderr,?"Could not create fifo %s\n",?FIFO_NAME);??
? ? ? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);??
? ? ? ??}??
? ??}??
??
? ??printf("Process %d opening FIFO O_WRONLY\n",?getpid());??
? ? pipe_fd?=?open(FIFO_NAME,?open_mode);??
? ??printf("Process %d result %d\n",?getpid(),?pipe_fd);??
??
? ?//sleep(20);
? ??if?(pipe_fd?!=?-1)??
? ??{??
? ? ? ??while?(bytes?<?TEN_MEG)??
? ? ? ??{??
? ? ? ? ? ? res?=?write(pipe_fd,?buffer,?BUFFER_SIZE);??
? ? ? ? ? ??if?(res?==?-1)??
? ? ? ? ? ??{??
? ? ? ? ? ? ? ??fprintf(stderr,?"Write error on pipe\n");??
? ? ? ? ? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);??
? ? ? ? ? ??}??
? ? ? ? ? ? bytes?+=?res;??
? ? ? ??printf("%d\n",bytes);
? ? ? ??}??
? ? ? ? close(pipe_fd);??
? ??}??
? ??else??
? ??{??
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);??
? ??}??
??
? ??printf("Process %d finish\n",?getpid());??
? ??exit(EXIT_SUCCESS);??
}

阅读全文

閱讀全文

評(píng)論



请按住滑块，拖动到最右边



了解新功能

相關(guān)推薦

基于FPGA器件實(shí)現(xiàn)異步FIFO讀寫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

異步 FIFO 讀寫分別采用相互異步的不同時(shí)鐘。在現(xiàn)代集成電路芯片中，隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一個(gè)系統(tǒng)中往往含有數(shù)個(gè)時(shí)鐘，多時(shí)鐘域帶來的一個(gè)問題就是，如何設(shè)計(jì)異步時(shí)鐘之間的接口電路。異步 FIFO

2020-07-16 17:41:46

1049

Xilinx Linux 如何理解V4L2的管道驅(qū)動(dòng)程序

設(shè)備(/dev/video )控制。這兩種設(shè)備，都是在視頻管道（Video pipeline）驅(qū)動(dòng)程序里創(chuàng)建的。所以，理解V4L2的管道（pipeline）驅(qū)動(dòng)程序是理解Xilinx所有Video IP 在Linux下工作情況

2020-09-30 13:44:08

4517

Linux匿名管道和命名管道的區(qū)別

管道是 UNIX系統(tǒng) IPC的最古老的形式，所有的UNIX系統(tǒng)都提供此種通信。所謂的管道，也就是內(nèi)核里面的一串緩存，從管道的一段寫入的數(shù)據(jù)，實(shí)際上是緩存在內(nèi)核中的，令一端讀取，也就是從內(nèi)核中讀取這段

2022-10-12 12:50:43

749

FIFO中的bug在哪里？

，readp，dout，emptyp，fullp）;參數(shù)位= 3;parameterDEPTH = 3，// 2比特，例如FIFO中的4個(gè)字.MAX_COUNT = 3'b111; // FIFO中的最高

2019-08-13 06:38:33

FIFO——怎樣清掉管道中的數(shù)據(jù)

您好！ ? ? ? 我的開發(fā)平臺(tái)是DM6446. ? ? ? 關(guān)于Fifo_get();Fifo_put();請(qǐng)問在不刪除管道的情況下，怎樣清除管道里已有的數(shù)據(jù)？

2018-06-21 13:24:11

Linux Shell多進(jìn)程并發(fā)以及并發(fā)數(shù)控制

文件描述符1與文件tempfile進(jìn)行了綁定，此后，文件描述符1指向了tempfile文件，標(biāo)準(zhǔn)輸出被重定向到了文件tempfile中。1.3. linux管道在Unix或類Unix操作系統(tǒng)中，管道是一

2017-08-28 15:53:27

Linux系統(tǒng)中磁盤管理是什么

Linux系統(tǒng)中的磁盤管理

2020-05-11 15:29:17

Linux系統(tǒng)核心的定制怎么實(shí)現(xiàn)？

本文就如何對(duì)Linux系統(tǒng)的核心實(shí)現(xiàn)定制進(jìn)行論述，主要內(nèi)容包括Linux內(nèi)核部分和文件系統(tǒng)，系統(tǒng)定制的硬件平臺(tái)是PC/104單片機(jī)。之所以將Linux內(nèi)核定制、文件系統(tǒng)定制單獨(dú)討論，是因?yàn)樵诨谌魏纹脚_(tái)的Linux系統(tǒng)定制過程中，其內(nèi)核和文件系統(tǒng)的定制工作都具有相似的特征和相似的過程。

2020-03-05 07:44:46