進程間通信必須通過內核提供的通道，而且必須有一種辦法在進程中標識內核提供的某個通道，前面講過的匿名管道是用打開的文件描述符來標識的。如果要互相通信的幾個進程沒有從公共祖先那里繼承文件描述符，它們怎么通信呢？內核提供一條通道不成問題，問題是如何標識這條通道才能使各進程都可以訪問它？文件系統中的路徑名是全局的，各進程都可以訪問，因此可以用文件系統中的路徑名來標識一個IPC通道。
FIFO和UNIX Domain Socket這兩種IPC機制都是利用文件系統中的特殊文件來標識的。
FIFO文件在磁盤上沒有數據塊，僅用來標識內核中的一條通道，如 prw-rw-r-- 1 simba simba 0 May 21 10:13 p2，文件類型標識為p表示FIFO，文件大小為0。各進程可以打開這個文件進行read/write，實際上是在讀寫內核通道（根本原因在於這個file結構體所指向的read、write函數和常規文件不一樣），這樣就實現了進程間通信。UNIX Domain Socket和FIFO的原理類似，也需要一個特殊的socket文件來標識內核中的通道，例如/run目錄下有很多系統服務的socket文件：
srw-rw-rw- 1 root root 0 May 21 09:59 acpid.socket
....................
文件類型s表示socket，這些文件在磁盤上也沒有數據塊。
一、命名管道（FIFO）
匿名管道應用的一個限制就是只能在具有共同祖先（具有親緣關系）的進程間通信。
如果我們想在不相關的進程之間交換數據，可以使用FIFO文件來做這項工作，它經常被稱為命名管道。
命名管道可以從命令行上創建，命令行方法是使用下面這個命令：
$ mkfifo filename
命名管道也可以從程序里創建，相關函數有：
int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);
二、命名管道和匿名管道
匿名管道由pipe函數創建並打開。
命名管道由mkfifo函數創建，打開用open。
FIFO（命名管道）與pipe（匿名管道）之間唯一的區別在它們創建與打開的方式不同，這些工作完成之后，它們具有相同的語義。
The only difference between pipes and FIFOs is the manner in which they are created and opened. Once these tasks have been accomplished, I/O on pipes and FIFOs has exactly the same semantics.
三、命名管道的打開規則
如果當前打開操作是為讀而打開FIFO時
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相應進程為寫而打開該FIFO
O_NONBLOCK enable：立刻返回成功
如果當前打開操作是為寫而打開FIFO時
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相應進程為讀而打開該FIFO
O_NONBLOCK enable：立刻返回失敗，錯誤碼為ENXIO
需要注意的是打開的文件描述符默認是阻塞的，大家可以寫兩個很簡單的小程序測試一下，主要也就一條語句
int fd = open("p2", O_WRONLY); 假設p2是命名管道文件，把打開標志換成 O_RDONLY 就是另一個程序了，可以先運行RD程序，此時會阻塞，再在另一個窗口運行WR程序，此時兩個程序都會從open返回成功。非阻塞時也不難測試，open時增加標志位就可以了。
需要注意的是 命令管道與匿名管道的讀寫規則是一樣的，參見這里。
下面示例命名管道完成拷貝文件的功能：
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/************************************************************************* > File Name: process_.c > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST ************************************************************************/ #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) int main(int argc, char *argv[]) { mkfifo("tp", 0644); int infd = open("Makefile", O_RDONLY); if (infd == -1) ERR_EXIT("open error"); int outfd; outfd = open("tp", O_WRONLY); if (outfd == -1) ERR_EXIT("open error"); char buf[1024]; int n; while ((n = read(infd, buf, 1024)) > 0) write(outfd, buf, n); close(infd); close(outfd); return 0; } |
程序使用mkfifo函數創建一個命名管道文件tp，將Makefile 的文件都讀取到tp文件中。
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/************************************************************************* > File Name: process_.c > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST ************************************************************************/ #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) int main(int argc, char *argv[]) { int outfd = open("Makefile2", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644); if (outfd == -1) ERR_EXIT("open error"); int infd; infd = open("tp", O_RDONLY); if (infd == -1) ERR_EXIT("open error"); char buf[1024]; int n; while ((n = read(infd, buf, 1024)) > 0) write(outfd, buf, n); close(infd); close(outfd); unlink("tp"); // delete a name and possibly the file it refers to return 0; } |
可以看到跟上面的程序是相反的，即從tp讀取到Makefile2，完成拷貝文件的功能，這里用到了一個unlink函數，屬於inode_operations系列的一個函數，即inode引用計數減1，當引用計數為0且進程已經關閉文件描述符時，文件將被刪除。
參考：《APUE》