Linux——命名管道-白红宇

Linux——命名管道

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发布时间：2023-02-02

本文共 2320 字，大约阅读时间需要 7 分钟。

命名管道（Named Pipes）——进程间通信的灵活机制

命名管道（Named Pipes）是 Unix-like 系统中一种重要的进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）机制。与匿名管道相比，命名管道具有更高的灵活性和扩展性，支持不同进程间的通信。

命名管道的特点

命名管道在操作系统中表现为一种特殊类型的文件，存在于文件系统中，并可通过文件路径名进行访问。关键特点如下：

可靠性：命名管道实现了进程间通信的可靠性，使得数据传输过程更加稳定。

无亲缘依赖：通信双方不需要基于血缘关系，任何进程都可通过管道的名字进行通信。

持久性：创建的命名管道作为文件存在，除非被显式删除，否则其他进程仍可访问。

跨平台支持：无论是 Linux 还是 Windows，命名管道都有实现，并且支持跨机器通信。

命名管道与匿名管道的区别

虽然命名管道和匿名管道都用于进程间通信，但它们的使用场景和特性有显著不同：

名称与持久性：
- 匿名管道：没有固定的名称，创建后即刻使用，生命周期与创建进程关联。
- 命名管道：具有全局唯一的名称，文件系统中作为特殊文件存在，持久性强。

通信范围：
- 匿名管道：仅限于具有亲缘关系（如父子进程）的进程间通信。
- 命名管道：支持完全无关进程间通信，甚至跨机器通信。

创建方式：
- 匿名管道：由操作系统自动创建，常用在 fork 调用后。
- 命名管道：需借助系统调用（如 mkfifo）显式创建。

权限与安全性：
- 匿名管道：访问权限较为简单，主要适用于信任环境。
- 命名管道：支持细粒度权限管理，适用于多用户环境。

方向性与复用性：
- 匿名管道：通常为单向通信，复用性较差。
- 命名管道：支持双向通信，可被多个进程同时访问。

创建命名管道

在 Linux 系统中，创建命名管道非常简单。可以使用命令 mkfifo 或编写程序调用 mkfifo 函数。

语.toCharArray

#include 
   
    int main() {    const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo";    // 创建命名管道    if (mkfifo(fifo_name, 0666) == -1) {        perror("mkfifo");        exit(EXIT_FAILURE);    }    printf("命名管道 '%s' 已成功创建\n", fifo_name);    return 0;}

这个程序会创建一个名为 my_fifo 的命名管道，路径设为 /tmp/my_fifo，权限设置为 0666，允许所有用户读写。

命名管道的应用

简单的通信示例

我们可以通过编写两个程序，分别使用命名管道进行通信。

客户端程序 (client.c):

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       int main() {    int wfd = open("../my_fifo", O_WRONLY);    if (wfd == -1) {        perror("open fail");        exit(EXIT_FAILURE);    }    while (true) {        char *line =give_line...;        if (write(wfd, line, strlen(line)) == -1) {            perror("write fail");            exit(EXIT_FAILURE);        }        printf("客户已发送信息\n");    }}

服务器程序 (server.c):

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        int main() {    int wfd = open("../my_fifo", O_WRONLY);    if (wfd == -1) {        perror("open fail");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 实现对客户端输入的响应    while (true) {        char buffer[1024];        read(wfd, buffer, sizeof(buffer));        printf("服务器已收到数据：\n%s\n", buffer);        // 向客户端发送响应        // ...    }}

通过上述代码，我们可以看到命名管道在实践中的应用场景。两个程序通过相同的管道名 ../my_fifo 进行通信，实现进程间的高效数据传输。

进程池的实现

命名管道还可以用来创建进程池（Business Pool），支持多个工作者同时处理任务。这种设计非常适合需要高并发处理的场景。

总结

命名管道作为进程间通信的重要工具，在 Unix 系统中发挥着重要作用。相比匿名管道，命名管道更适合大规模分布式系统和跨机器通信。通过合理配置和使用，可以充分发挥命名管道的优势，简化进程间通信的实现。

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