[apue] FIFO:不是文件的文件
众所周知,FIFO中文译为命名管道,是PIPE的升级版。而PIPE是管道,系统提供的一种进程间通讯方式,FIFO与PIPE有以下方面不同:
1) FIFO需要先在文件系统创建(mkfifo),之后使用文件接口操作(open/close/read/write);而PIPE不与文件系统相关联,创建PIPE后直接读写(pipe),无需打开;
2) PIPE只能在父子关系的进程间使用,本质是通过fork复制了母进程空间从而扩展到另一个进程;而FIFO关联的各个进程间更为自由,不必由fork产生也可以使用。
但他们都是管道,本质上就是内核开辟的一块缓存区,虽然FIFO在文件系统有一个入口,但是它和文件有很大不同,具体体现在使用FIFO的文件接口的几个限制上:
1) 如果读进程以只读方式打开FIFO,若此时还没有写进程打开FIFO,则读进程会阻塞在open上,直到有进程以写方式打开FIFO文件;
2) 如果写进程以只写方式打开FIFO,若此时还没有读进程打开FIFO,则写进程会阻塞在open上,直到有进程以读方式打开FIFO文件;
3) 如果进程以读写方式打开FIFO,此时open将不再阻塞,但是如果此时没有写进程向管道内写数据,则读取将阻塞在read上,直到有进程写入数据为止。(需要注意的是如果之前有进程写入过数据,但是该进程在本进程open之前已经关闭FIFO,则相应的数据是读不到的);
4) 如果进程以读写方式打开FIFO,此时open将不再阻塞,不管有没有读进程从管道读数据,写数据(write)都将成功返回,直到底层缓冲区被写满;
5) 如果进程以只读且异步方式(O_NONBLOCK)打开FIFO,则不论有没有写进程打开FIFO,都不会阻塞在open上。但如果此时没有写进程写入数据,后续read将返回0;
6) 如果进程以只写且异步方式(O_NONBLOCK)打开FIFO,若此时还没有读进程打开FIFO,则open返回-1,errno设置为ENXIO(6 /* No such device or address */)
;
一般很少用读写方式打开FIFO,因为那样很容易读到自己写入的数据,除非此FIFO就是用来在进程内部多个线程之间使用的。
可以看到上面林林总总的各种限制,指向的一个目标就是:保证读写进程同时打开FIFO并进行数据交换。换句话说,就是FIFO没有任何临时存储数据的能力,错过了,就没了。
从这个意义上说,FIFO根本不是文件。
除此之外,FIFO在读写进程退出时的表现,也与PIPE相似,而与文件不同:
1) 当所有读进程退出后,写进程再写入数据会收到SIGPIPE信号;
2) 当所有写进程退出后,读进程再读取数据read会返回0;
对于第1点,特别声明一下,就是在PIPE中,多对一的情况与一对一读写进程不同,当读进程退出时,多个写进程并没有收到SIGPIPE信号,详见下面这篇文章:
总之,从各方来说,FIFO都是一个PIPE,而不是一个传统意义上的文件
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