UNIX网络编程卷二笔记管道和FIFO

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2021-11-27 01:38 176阅读 0赞

# 第1章 管道和FIFO #

## 1.1 pipe ##

int pipe(int fd[2]);

创建一个单向、半双工管道，其中fd\[0\]用于读，fd\[1\]用于写。

## 1.2 fork ##

管道很少在单个进程内使用，一般用在两个有亲缘关系的进程间，父进程在pipe后fork，然后和子进程或子进程的后裔利用这个管道通信。

pipe(fd);   
    if ((pid = fork()) == 0)   
    {   
        close(fd[0]);   
        /*用fd[1]向父进程传递数据*/
    }   
    close(fd[1]);   
    /*用fd[0]接收子进程传递的数据*/

## 1.3 全双工管道 ##

可移植的创建全双工管道的方法是创建两个管道，分别负责一个方向的通信。

Linux中可以用socketpair创建一对Unix域套接字来模拟全双工管道的功能。

## 1.4 popen和pclose ##

FILE *popen(const char *cmd, const char *type);   
    int pclose(FILE *stream);

管道的一种常见应用模式是父进程pipe+fork后，子进程重定向标准输入和输出，再exec执行一个目标程序。

popen用来简化这一系列操作，其中type用来指定读写。pclose会先关闭文件流，等到子进程执行结束后再返回子进程的退出状态。

## 1.5 shell中创建管道 ##

当在shell中输入这样的命令时：

who | sort | lp

该shell将创建三个进程和其间的两个管道，还把每个管道的fd\[0\]复制到相应进程的stdin，fd\[1\]复制到相应进程的stdout上。

## 1.6 mkfifo ##

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

mkfifo用来创建一个FIFO文件，它的mode隐含了O\_CREAT | O\_EXCL。FIFO允许无亲缘关系的任意进程访问，这是和管道的最大区别。

## 1.7 打开FIFO ##

创建FIFO后，可用open或fopen打开FIFO，打开时只能指定读或写，不能同时指定。

默认的阻塞模式下，以读或写模式打开一个FIFO时，若当前没有进程以对应的写或读模式打开FIFO，这个open将会阻塞，直到另一个进程以对应模式打开FIFO才返回。不正确的FIFO操作可能会导致死锁。

非阻塞模式下，读模式打开一个没有进程写打开的FIFO会成功返回，相反则会返回错误。

所有打开FIFO的进程都关闭FIFO后，FIFO中的剩余数据会被丢弃。

## 1.8 设置属性 ##

open打开FIFO时可指定O\_NONBLOCK标志，如：

writefd = open(FIFO1, O_WRONLY | O_NONBLOCK, 0);

对描述符可以用fcntl启用O\_NONBLOCK标志。管道不能用open，因此必须用这一方法：

flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);   
    flag |= O_NONBLOCK;   
    fcntl(fd, F_SETFL, flags);

## 1.9 读写管道和FIFO ##

对管道和FIFO的write总从末尾写，read总从开头读，lseek会返回错误。

阻塞模式下，read时若管道中有数据则返回，可能返回的数据比请求的少；若管道为空，如果有进程写打开该管道，则阻塞，否则返回0，表示遇到了EOF。

write时写入的数据会分成若干个最大为PIPE\_BUF字节的段，每段都是原子写入，但多个进程的多段数据写入不保证原子性。写一个没有进程读打开的FIFO会产生SIGPIPE信号。

非阻塞read和write不会影响操作的原子性，但会在需要阻塞的时候返回错误，包括：

1) read空管道。

2) write的字节数不大于PIPE\_BUF，但管道中剩余空间不足时，为了保证原子操作。

3) write的字节数大于PIPE\_BUF，管道中还有空间则写入那么多字节，否则返回错误。

## 1.10 FIFO的单服务器多客户 ##

服务器需要一个公开的FIFO路径接收客户的请求，客户为了能接收服务器的回应，应该在请求中附上客户自己创建的FIFO路径。

并发服务器可以创建一个子进程池或子线程池来提高响应速度。

对迭代服务器的拒绝服务器型攻击是指故意发送一个不完整的请求，服务器就会陷入对剩下部分的等待中。对并发服务器的攻击则是发送大量独立请求，导致服务器fork失败。

## 1.11 字节流和消息 ##

管道和FIFO发送的是无边界的字节流，有三种技巧用于判定消息边界：

1) 约定的终止符。

2) 显式指定长度。

3) 每次连接一个记录。

## 1.12 管道和FIFO的限制 ##

系统的限制：

1) OPEN\_MAX 打开的最大描述符数。

2) PIPE\_BUF 原子写入的最大数据量。

FIFO是单主机上的IPC形式，不能用在NFS文件系统上。

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