無名管道（PIPE）和有名管道（FIFO）都是UNIX進程間通信（InterProcess Communication，簡稱IPC）的手段。
無名管道PIPE
管道特點
管道通常指無名管道，是IPC最古老的形式。管道有何特點？
- 半雙工通信，具有固定的讀端、寫端（單向傳輸數據）；
- 管道只能在具有公共祖先的2個進程間使用，通常是父子進程；
管道的創建
管道由pipe函數創建，見pipe(2) — Linux manual page
#include <unistd.h>
/* fd返回2個文件描述符：fd[0]為讀而打開；fd[1]為寫而打開。fd[1]的輸出是fd[0]的輸入 */
int pipe(int fd[2]);
/* 提供位元選項可設置。flags=0時，pipe2同pipe。
* 常用選項：O_NONBLOCK
*/
int pipe2(int fd[2], int flags);
通過fd[0]調用read()讀取數據的一端，叫讀端；通過fd[1]調用write()寫數據的一端進程，叫寫端。
通常的創建模型：
int pipefd[2];
ret = pipe(pipefd);
fork();
管道的狀態
同一個進程使用管道沒有意義，因為管道專門用於進程間通信。進程內的通信使用全局變量即可。要實現父子進程的通信，創建管道后，需要關閉一個讀端，一個寫端。比如一個從父進程到子進程的管道，父進程關閉fd[0]，子進程關閉fd[1]。
單進程半雙工管道（無意義狀態）
fork子進程后的半雙工管道（創建后的初始狀態）
父進程到子進程的管道（理想狀態）
管道的使用規則
當管道的一端被關閉后，下面的規則起作用：
- 讀端和寫端都可以對應多個進程，但通常一個管道只有一個讀進程和一個寫進程；
- 當讀一個寫端已關閉的管道時，在所有數據都被讀取后，read返回0，表示文件結束（只要還有一個寫端還有進程，就不會產生文件的結束）；
- 如果寫一個讀端已關閉的管道，會產生信號SIGPIPE。如果忽略該信號，或者捕捉該信號從並從其處理程序返回，則write返回-1，errnor=EPIPE。
查看打開的管道文件
管道是文件的一種，/proc/PID/fd（這里PID是打開管道的進程id）下可以查看進程打開的管道文件：
$ ll /proc/2889/fd
...
管道的內存區域大小
write寫管道時，要求寫的字節數 <= PIPE_BUF （內核的管道緩沖區大小）。多個進程同時寫一個管道，可能造成寫的字節數超過PIPE_BUF，所寫數據可能會與其他進程所寫數據相互交叉。
調用fcntl，pathconf或fpathconf函數，可確定PIPE_BUF的值。
// 獲取管道大小
pipe_capacity = fcntl(fd, ?F_GETPIPE_SZ);
// 設置管道的大小
ret = fcntl(fd, ?F_SET_PIPE_SZ, size);
管道內存區域的大小必須在頁面大小（PAGE）和上限值之間。上限值記錄在/proc/sys/fs/pipe-max-size，特權用戶可修改該上限值
$ cat /proc/sys/fs/pipe-max-size
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示例
創建父進程到子進程的管道，父進程通過管道向子進程傳送數據。
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#define MAXLINE 80
int main() {
pid_t pid ;
int fd[2];
char buf[MAXLINE];
int ret = pipe(fd);
if (ret < 0) {
perror("pipe error\n");
exit(1);
}
pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
}
else if (pid == 0) { // child
close(fd[1]);
int n = read(fd[0], buf, MAXLINE);
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
}
else { // parent
close(fd[0]);
char *s = "hello world\n";
write(fd[1], s, strlen(s));
waitpid(pid, NULL, 0);
exit(0);
}
return 0;
}
有名管道FIFO
有名管道特點
有名管道也叫命名管道，可以解決無名管道只能適用於兩個有共同祖先的進程的問題，即使兩個不相關的進程也能通過FIFO交換數據。有名管道是一種文件類型，存在於文件系統中，通過stat結構的st_mode成員的編碼
有名管道和無名管道本質是一樣的，最大的區別是：有名管道有關聯的實體文件，而無名管道沒有。正因為有關聯實體文件，沒有親緣關系的任意兩個進程之間，可以通過有名管道進行通信。
創建FIFO文件
使用有名管道前，需要創建FIFO文件，調用mkfifo（C程序）或mkfifo命令（shell環境）
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
/* 創建fifo文件
* pathname 指定文件名（路徑）
* mode 類似於open，指定FIFO文件的讀寫執行權利
*/
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
第二個參數指定FIFO文件讀寫執行權利，但真實的權限還需要按當前進程umask掩碼得到：
real_mode = (mode & ~umask); // 當前進程的umask掩碼，可調用umask()獲取
打開FIFO文件
通過調用open打開文件，close關閉文件。
不能以O_RDWR（讀、寫）模式打開FIFO文件，O_RDWR模式打開FIFO文件行為未定義。
使用FIFO文件的方法是：一個進程以只讀模式（O_RDONLY）打開FIFO文件，另一個進程以只寫模式（O_WRONLY）打開FIFO文件。負責寫入FIFO的進程的寫入內容，就可以被負責讀出FIFO的進程讀取到，從而實現通信的目的。
O_NONBLOCK
沒有指定O_NONBLOCK模式時，以O_RDONLY只讀打開FIFO文件不能返回（處於阻塞狀態），等寫打開；同樣以O_WRONLY只寫打開FIFO文件也不能返回，等讀打開。O_RDONLY和O_WRONLY請求同時達到FIFO文件時，兩個進程的打開請求就都能返回了。
如果指定了O_NONBLOCK，讀打開請求在沒有寫進程的時候，可以成功返回；但是沒有讀進程的寫打開請求，返回-1（失敗），errno = ENXIO。
原因：FIFO只有讀取端，沒有寫入端，沒有明顯的危害，嘗試讀取FIFO數據的操作不會返回任何數據。相反，如果允許只存在寫入端不存在讀取端，那么open之后，所有向FIFO文件的寫入操作，都會導致產生SIGPIPE信號，以及調用write返回EPIPE的錯誤。因此，在源頭上堵住（open返回失敗）該問題反而合理。
添加O_NONBLOCK選項標志
對於無名管道，可以通過pipe2(fd, O_NONBLOCK);來指定O_NONBLOCK選項。
如果忘記為FIFO文件設置O_NONBLOCK標志位，可以通過fcntl：
// 添加O_NONBLOCK標志位
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
flags |= O_NONBLOCK;
fcntl(fd, F_SETFL, flags);
// 清除O_NONBLOCK標志位
int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
flags &= ~O_NONBLOCK;
fcntl(fd, F_SETFL, flags);
讀寫FIFO文件
同普通文件操作，通過調用read讀文件，write寫文件。
寫文件的數據量不能超過PIPE_BUF個字節（limits.h），否則不能保證是原子的（內容連續）。多個進程同時寫入，寫入的內容也不會被其他進程寫入內容打斷。
PIPE_BUF最少512byte，對Linux是4096（一個頁面大小）。
參考Linux進程間通信（一）之無名管道（PIPE）和有名管道（FIFO）
《APUE》