Linux進程通信：命名管道FIFO小結(jié)

Uexx進程通信：命名管道FIFO小結(jié)LL〃x下進程之間通信可以用命名管道F/F。完成。命名管道是一種特殊類型的文件，因為LM〃x中所有事物都是文件，它在文件系統(tǒng)中以文件名的形式存在。在程序中，我們可以使用兩個不同的函數(shù)調(diào)用來建立管道：^include<sgs/stat?h〉it^itw\kfifo(co八stckar為67c八4Hac》i^odejtMode);Mk八odc(co八優(yōu)char興八〃M也ModestMode|SJFIFO, O);下面先來創(chuàng)建一個管道：[cpp]Hewp⑶八copg#Mclud?！磗tdio.h〉#iccbdc<stdlib.h>#McLde<sgs/tgpcs.k>#Mcln4c<sys/stat.h>iint{iiatres=Mkfifo(〃/tMp/Mg_fifo〃,0777);q. if(res==69 {11.priiatf(uFIFOcreated/^1}:22. )13.cxit(EXIT_SUCCESS);X4.)編譯這個程序：gcc一。fifo^.cfifo運行這個程序:$./fif。工X8. {X9. (stderr"Sorry,createclientfifofailure!/八〃);20 ex/*EX/匚FAILURE);2L).serveirjifojd=op/(SER\/ER_FIFO_NAME,。一WRONLY);.if(scn/cir_fifo_f4==-1){6. fpiri八tRstdew,"Sorirg,openserverfifofaibr。!/八〃);6xit(EXIT^FAlLURE);)273C). sp-i八tf(Msg.data)"Hdlofrom%d,,JMsg.c(ient_picl);pirMtf(〃%dsc八t％s i^sg.client_pid,w^sg.data);wHtc(server_fifo_fd)&Msg』size。f(msg));cliei^t_fifo_fd二open(ctie^t_fifo^a?CLRDONLY);if(d也八t_fifo_fd==T)TOC\o"1-5"\h\z{fpYintf(stAc”」So“g)clientfifoopc八faibre!/八〃);38. cxit(EXIT_FAILURE);)res=iread(c(ieAt_fifo_fd)&n/\sg)s/2eof(H/1sg));if(res>O){p/Mtf(〃匕ccci\/cd:%s//-xsg/ntn);}45c(ose(clieht_fifo_fd);c/osc(servcr__frfo_fd);〃八/譏k(c〃c八t_fifo_八amc);49.50.exit(EX【T_SUCCESS);編譯程序：gcc一。serverservercgcc一。clientcli&i^t.c測試這個程序，我們需要一個服務器進程和多個客戶進程。為了讓多個客戶進程在同一時間啟動，我們使用了$,M\命令：[root@localk\o^tckapcir。]#./server&[2.6]SI71[root@localkostchape丫12]#forii八22345;do./client&done[27]5172[22]Si73[29]5274[50]5275[31]SI76[root@localko￡tchaper12]#5172sentHellofrom5272wccivcd:HELL。FROM5272SX73SC八土Hellof/OhASX73received:HELL。FROMS173SI74sentHellof/OMSI74received:HELL。FROM52745275sentHellofnw5275received:HELL。FROM52755276sentHellohow\5276r6c&ived:HELLOFROM5工76分析這個例子，服務器以只讀模式創(chuàng)建它的曰F。并阻塞，直到第一個客戶以寫方式打開同一現(xiàn)個F/F。來建立連接為止。此時，服務器進程解除阻塞并執(zhí)行s/eep語句，這使得來自客戶的數(shù)據(jù)排除等候。在實際應用程序中，應該把s/ccp語句刪除，這里面只是為了演示當有多個客戶請求同時到達時，程序的正確操作方法。與此同時，在客戶端打開服務器F/F。后，它創(chuàng)建自己唯一的一個命名管道以讀取服務器返回的數(shù)據(jù)。完成這些工作后，客戶發(fā)送數(shù)據(jù)給服務器（如果管道滿或服務器仍處于休眠就阻塞），并阻塞于對自己F/F。的七4d調(diào)用上，等待服務器響應。接收到來自客戶的數(shù)據(jù)后，服務器處于它，然后以寫的方式打開客戶管道并將處理后的數(shù)據(jù)返回，這將解除客戶端的阻塞狀態(tài)，客戶程序就可以從自己的管道里面讀取服務器返回的數(shù)據(jù)了。整個處理過程不斷重復，直到最后一個客戶關(guān)閉服務器管道為止，這將使服務器的七“d調(diào)用失?。ǚ祷?。），因為已經(jīng)沒有進程以寫方式打開服務器管道了。如果這是一個真正的服務器進程的話，它還需要繼續(xù)等待其他客戶的請求，我們就需要對它進行修改，有兩種方法：(2)對它自己的服務器管道打開一個文件描述符，這樣%4d調(diào)用將阻塞而不是返回。。(2)當％“d調(diào)用返回。時，關(guān)閉并重新打開服務器管道，使服務器進程阻塞在八調(diào)用處以等待客戶的到來，就像它最初啟動時那樣。用k命令查看所創(chuàng)建的管道Is-IF^rwxr-xr-x2rootrootO05-OS20:2。/tMp/Mg_fifo注意：k命令的輸出結(jié)果中的第一個字符為p表示這是一個管道。最后的|符號是由k命令的-F選項添加的，它也表示是這是一個管道。雖然，我們所設(shè)置的文件創(chuàng)建模式為“0777。但它被用戶掩碼(um^sk)設(shè)置(。22)給改變了,這與普通文件創(chuàng)建是一樣的，所以文件的最終模式為755。打開F/F。一個主要的限制是，程序不能是。_RDWR模式打開曰F。文件進行讀寫操作，這樣做的后果未明確定義。這個限制是有道理的，因為我們使用F/F。只是為了單身傳遞數(shù)據(jù)，所以沒有必要使用。一RDWR模式。如果一個管道以讀/寫方式打開曰F。，進程就會從這個管道讀回它自己的輸出。如果確實需要在程序之間雙向傳遞數(shù)據(jù)，最好使用一對F/F。，一個方向使用一個。當一個進程被阻塞時，它并不消耗CPU資源，這種進程的同步方式對CPU而言是非常有效率的。有關(guān)Lmux下命名管道FIFO的讀寫規(guī)則可以參見之前所寫的一篇文章：L譏“X命名管道F/F。的讀寫規(guī)則。一、實驗：使用FIFO實現(xiàn)進程間通信兩個獨立的程序：生產(chǎn)者程序，它在需要時創(chuàng)建管道，然后盡可能快地向管道中寫入數(shù)據(jù)。消費者程序，它從F/F。中讀取數(shù)據(jù)并丟棄它們。生產(chǎn)者程序fif。2c[cpp] copg〈stdio.h〉#include<stdlib.h>〈stiri八g.h〉#Mcfe<fcntl.h>^ii^clude(o.#McL4c〈sgs/tgpes.h〉<sgs/stat.k>q.#dcfi八。FIFO_NAME"/tmp/Li八iax/9 13UFFER_SIZEPIPE__13UF工工.#defMeTEN_ME&(1024*2024*2。)Mt(25 int pipe_fd;X6. Mt res;int o?en_HAode=CLWRONLY;26 Mt bytes=<9;ck\airbuffer[13UFFE^SIZE+1];if?ccess(F/FO_NAMEjF_OK)二二T)TOC\o"1-5"\h\z(res=Mkfifo(FlFCLNAME)0777);if(res/=O){2.7. fpri八tf(stdcH)〃CobdWi^otcreatefifo%s/八〃/FIFO_NAME);2g. cxit(EX1匚FAILURE);26 )30. )3X.pirMtf("Pirocess%dope八MgFIFOO_WRONLY/八〃)getpid。);pipe_fd=opcc(FIFO_NAME)opcn_Mode);piri八tf("Process%dresu/t%d/"「gctpict(),pipc_f4);if(pipc_fd!=T){wk/7c(bytes<TEN_MEG)(res=wiritc(pipc_fcl)buffer,B(JFFER_S/ZE);if(res==-1)TOC\o"1-5"\h\z{error。八pipe/八〃);cxit(EXIT_FAILURE);)bytes十二res;1c(ose(pipc_fd);)else{cxit(EXIT_FAILURE);)pH八tf("Process%dfMisk/八〃)getpid。);exit(EXIT_SUCCESS);}消費者程序行foBc：[epp]Hewplaihcopg#Sc(ndc<stdio.W>#McLdc〈stcUib.h〉#Mdnde〈stiri八g.h〉#Mclndc<fc八"k>#ScI(a4c#Sc(b(de<sgs/tgpcs.k>#McL4c<sys/stat.k>q.#dcfMcFIFO_NAME"/tmp/LMux/mg_fif。"3#&行八c13UFFER_SIZEPIPEJ3UF21.22.X4.25.17.28.19.2。21.22.2324.25.2.6,27.22.2730.31.32.33.34.3S.36.37.38.39.4。4L42.Mt{Mtpipc_fd;intres；iv\topcAjAAodc=CLRDONLY;ckarb"feir[BUFFER_SIZE+1];Mtbgtes=。MCMSct(bh(ffd/OLsizeof(biAffer));pn'八tf(〃FVocess%dopei八ingFIFOO_RDONLY/八〃)gctpid());pipe_fd=opcMFlFO_NAME)o?m_Modc);pirMtf("Process%dresult%d/">getpid())pipc_fd);if(pipc_fd/=-1)(do{res=read(pipe_fd,buffer,BUFFER_S/ZE);bgtes十=res;}wk陽Vcs>O);c(osc(pipc_fd);)eke(cxit(EXIT_FAILURE);)pn'htf(〃Proccss%dfi八ished,%dbytesrc〃d/八〃)gctpid())bytes);cxit(EX工SUCCESS);編譯這兩個程序:gcc一。fifo2fifo2.cgcc一。fifo3fifo3.c運行這兩個程序：[rootf^localkostckapcr工2j#./fifo2& 今后臺執(zhí)行，寫數(shù)據(jù)[2J2"2工Process23222opc八MgFIFOO_WRONLY[root@locafhostchapcS2]#time./肝。32讀數(shù)據(jù)Process24255opci八MgFIFOCLRDONLYProcess23222result3Process24255result3Process23222finishProcess24255finished,1048576。bytesread[2]-Do八。 ,/fifo2realOm9.224suserOw\O,OOOs>sgsOw\O.^7^s以上兩個程序均是使用阻塞模式曰F。。LM，x會安排好這兩個進程之間的調(diào)試，使它們在可以運行的時候運行，在不能運行的時候阻塞。因此，寫進程將在管道滿時阻塞，讀進程將在管道空時阻塞。虛擬機上，力,mc命令顯示，讀進程只運行了。2秒的時間，卻讀取了工0M字節(jié)的數(shù)據(jù)。這說明管道在程序之間傳遞數(shù)據(jù)是非常有效的。二、實驗：使用FIFO的客戶/服務器應用程序利用F/F。實現(xiàn)一個客戶/服務器的應用程序，服務器進程接受請求，對它們進程處理，最后把結(jié)果數(shù)據(jù)返回給發(fā)送請求的客戶方。首先建立一個頭文件c能八七人，它定義了客戶和服務器程序都要用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并包含了必要的頭文件。[epp]HewplaMcopg#kcfe〈stdio.h〉<std(ib.h〉認g.k>#Mc(ia4c〈fcctLh〉(d.#McLdc<sgs/tgpcs.h>#inc【ndc<sgs/stat.h〉q.#AcfMcSERVER_F【FO_NAME"/±Mp/Li八認x/chapcir：L2/scn/CY_fif。"20.#dcfi八cCLIENT_FIFO_NAME"/tMp/LM(AX/chapciri2/c(icAt_%d_fif。"11.#dcfMeBUFFER_SIZEPIPE_8UF#dcfincMESSACE_SIZE2。#def證cNAME_SIZE256typedefstructMessage.{. pidjtcliei^t_pid;chardata[MESSAGE_SIZE+X]j2。Message;接下來是服務器程序scrvccc,在這一部分，是以只讀阻塞模式打開服務器管道，用于接收客戶發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)采用messogc結(jié)構(gòu)體封裝。[epp]viewplaincopg#Mclndc"clic八t.h"int用4,八01ietscrvCK_fifo_fd;intc(ic八Mtres;q.ck\arcIient_fifo」\amc[NAME_SIZE];311.Messageksg;X3. 來p;if(Mkfifo(SERVER_FIFO_NAME)0777)==一2)TOC\o"1-5"\h\z{17. fprih"Song,createserverfifofaiLsc!/八〃);28. exi^EXHLFA/LURE);19. )2。22.serveirjifojd=op"(SERVER_FIFO_NAME,CLRDONLY);22.if(scn/er_fifo_f4二二-2)2.3, {fpiri八tf(stdc也"Song〉serverfifoopenfaibir。!/八〃);. cxit(EXIT_FAILURE);}s(cep(5);3t9.wk/7c(res=ircad(scirver_fifo_fd)&hsg