Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

На рис. 13.3 показан результат вызова pipe, на рис. 13.4 — результат вызова fork, а на рис. 13.5 представлена программа, когда она готова к передаче данных.

Рис. 13.3

Рис. 13.4

Рис. 13.5

До сих пор вы могли передавать данные только между связанными программами, т.е. программами, которые стартовали из общего процесса-предка. Часто это очень неудобно, хотелось бы, чтобы и у несвязанных процессов была возможность обмениваться данными.

Вы можете сделать это с помощью каналов FIFO, часто называемых именованными каналами. Именованный канал — это файл специального типа (помните, что в ОС Linux все, что угодно, — файл!), существующий в виде имени в файловой системе, но ведущий себя как неименованные каналы, которые вы уже встречали.

Вы можете создавать именованные каналы из командной строки и внутри программы. С давних времен программой создания их в командной строке была команда mknod:

$ mknod имя_файла p

Однако команды mknodнет в списке команд X/Open, поэтому она включена не во все UNIX-подобные системы. Предпочтительнее применять в командной строке

$ mkfifo имя_файла

У некоторых более старых версий UNIX была только команда mknod. В стандарте X/Open issue 4 Version 2 есть вызов функции mknod, но не программа командной строки. ОС Linux, как всегда настроенная дружелюбно, предлагает оба варианта: mknodи mkfifo.

Внутри программы можете применять два разных вызова:

#include

#include

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);

int mknod(const char* filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0);

Помимо команды mknodвы можете использовать функцию mknodдля создания файлов специальных типов. Единственный переносимый вариант применения этой функции, создающий именованный канал, — использование значения 0 типа dev_tи объединений с помощью операции or режима доступа к файлу и S_IFIFO. В примерах мы будем применять более простую функцию mkfifo.

Итак, выполните упражнение 13.9.

Далее приведен исходный текст примера fifo1.c.

#include

#include

#include

#include

#include

int main() {

int res = mkfifo("/tmp/my_fifo", 0777);

if (res == 0) printf ("FIFO created\n");

exit(EXIT_SUCCESS);

}

Вы можете создать канал и заглянуть в него:

$ ./fifo1

FIFO created

$ ls -lF /tmp/my_fifo

prwxr-xr-x 1 rick users 0 2007-06-16 17:18 /tmp/my_fifo|

Обратите внимание на то, что первый символ вывода — р, обозначающий канал. Символ |в конце добавлен опцией -Fкоманды lsи тоже обозначает канал.

Как это работает

Программа применяет функцию mkfifoдля создания специального файла. Несмотря на то, что запрашиваете режим 0777, он заменяется пользовательской маской ( umask), устанавливаемой (в данном случае 022) точно так же, как при создании обычного файла, поэтому у результирующего файла режим 755. Если ваша umaskустановлена иначе, например, ее значение 0002, вы увидите другие права доступа у созданного файла.

Удалить FIFO можно как традиционный файл с помощью команды rmили внутри программы посредством системного вызова unlink.

У именованных каналов есть одно очень полезное свойство: поскольку они появляются в файловой системе, их можно применять в командах на месте обычного имени файла. Прежде чем вы продолжите программирование с использованием созданного вами файла FIFO, давайте исследуем поведение такого файла с помощью обычных команд для работы с файлом (упражнение 13.10).

1. Сначала попробуйте прочесть (пустой) файл FIFO:

$ cat < /tmp/my_fifo

2. Теперь попытайтесь записать в FIFO. Вам придется использовать другой терминал, поскольку первая команда в данный момент "зависла" в ожидании появления каких-нибудь данных в FIFO:

$ echo "Hello World" > /tmp/my_fifo

Вы увидите вывод команды cat. Если не посылать никаких данных в канал FIFO, команда catбудет ждать до тех пор, пока вы не прервете ее выполнение, традиционно комбинацией клавиш +.

3. Можно выполнить обе команды одновременно, переведя первую в фоновый режим:

$ cat < /tmp/my_fifo &

[1] 1316

$ echo "Hello World" > /tmp/my_fifo

Hello World

[1]+ Done cat

$

Как это работает

Поскольку в канале FIFO не было данных, обе команды, catи echo, приостанавливают выполнение, ожидая, соответственно, поступления каких-нибудь данных и какого-либо процесса для их чтения.

На третьем шаге процесс catс самого начала заблокирован в фоновом режиме. Когда echoделает доступными некоторые данные, команда catчитает их и выводит в стандартный вывод. Обратите внимание на то, что она затем завершается, не дожидаясь дополнительных данных. Программа catне блокируется, т.к. канал уже закрылся, когда завершилась вторая команда, поместившая данные в FIFO, поэтому вызовы readв программе catвернут 0 байтов, обозначая этим конец файла.

Теперь, когда вы посмотрели, как ведут себя каналы FIFO при обращении к ним с помощью программ командной строки, давайте рассмотрим более подробно программный интерфейс, предоставляющий больше возможностей управления операциями чтения и записи при организации доступа к FIFO.

В отличие от канала, созданного вызовом pipe, FIFO существует как именованный файл, но не как открытый файловый дескриптор, и должен быть открыт перед тем, как можно будет из него читать данные или в него записывать их. Открывается и закрывается канал FIFO с помощью функций openи close, которые вы ранее применяли к файлам, но с дополнительными функциональными возможностями. Вызову openпередается полное имя FIFO вместо полного имени обычного файла.