Упражнение 13.10. Организации доступа к файлу FIFO
1. Сначала попробуйте прочесть (пустой) файл FIFO:
$ <b>cat < /tmp/my_fifo</b>
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:
$ <b>echo "Hello World" > /tmp/my_fifo</b>
Вы увидите вывод команды
cat
. Если не посылать никаких данных в канал FIFO, команда
cat
будет ждать до тех пор, пока вы не прервете ее выполнение, традиционно комбинацией клавиш <Ctrl>+<C>.
3. Можно выполнить обе команды одновременно, переведя первую в фоновый режим:
$ <b>cat < /tmp/my_fifo &</b>
[1] 1316
$ <b>echo "Hello World" > /tmp/my_fifo</b>
Hello World
[1]+ Done cat </tmp/my_fifo
$
Как это работает
Поскольку в канале FIFO не было данных, обе команды,
cat
и
echo
, приостанавливают выполнение, ожидая, соответственно, поступления каких-нибудь данных и какого-либо процесса для их чтения.
На третьем шаге процесс
cat
с самого начала заблокирован в фоновом режиме. Когда
echo
делает доступными некоторые данные, команда
cat
читает их и выводит в стандартный вывод. Обратите внимание на то, что она затем завершается, не дожидаясь дополнительных данных. Программа
cat
не блокируется, т.к. канал уже закрылся, когда завершилась вторая команда, поместившая данные в FIFO, поэтому вызовы
read
в программе
cat
вернут 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.
Примечание
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
open
и
close
, которые вы ранее применяли к файлам, но с дополнительными функциональными возможностями. Вызову
open
передается полное имя FIFO вместо полного имени обычного файла.
Открытие FIFO с помощью open
Основное ограничение при открытии канала FIFO состоит в том, что программа не может открыть FIFO для чтения и записи с режимом
O_RDWR
. Если программа нарушит это ограничение, результат будет непредсказуемым. Это очень разумное ограничение, т.к., обычно канал FIFO применяется для передачи данных в одном направлении, поэтому нет нужды в режиме
O_RDWR
. Процесс стал бы считывать обратно свой вывод, если бы канал был открыт для чтения/записи.
Если вы действительно хотите передавать данные между программами в обоих направлениях, гораздо лучше использовать пару FIFO или неименованных каналов, по одному для каждого направления передачи, или (что нетипично) явно изменить направление потока данных, закрыв и снова открыв канал FIFO. Мы вернемся к двунаправленному обмену данными с помощью каналов FIFO чуть позже в этой главе.
Другое различие между открытием канала FIFO и обычного файла заключается в использовании флага
open_flag
(второй параметр функции
open
) со значением
O_NONBLOCK
. Применение этого режима
open
изменяет способ обработки не только вызова
open
, но и запросов
read
и
write
для возвращаемого файлового дескриптора.
Существует четыре допустимых комбинации значений
O_RDONLY
,
O_WRONLY
и
O_NONBLOCK
флага. Рассмотрим их все по очереди.
open(const char *path, O_RDONLY);
В этом случае вызов
open
блокируется, он не вернет управление программе до тех пор, пока процесс не откроет этот FIFO для записи. Это похоже на первый пример с командой
cat
.
open(const char *path, O_RDONLY | O_NONBLOCK);
Теперь вызов
open
завершится успешно и вернет управление сразу, даже если канал FIFO не был открыт для записи каким-либо процессом.
open(const char *path, O_WRONLY);
В данном случае вызов
open
будет заблокирован до тех пор, пока процесс не откроет тот же канал FIFO для чтения.
open(const char *path, O_WRONLY | O_NONBLOCK);
Этот вариант вызова всегда будет возвращать управление немедленно, но если ни один процесс не открыл этот канал FIFO для чтения,
open
вернет ошибку, -1, и FIFO не будет открыт. Если есть процесс, открывший FIFO для чтения, возвращенный файловый дескриптор может использоваться для записи в канал FIFO.
Примечание
Обратите внимание на асимметрию в использовании
O_NONBLOCK
с
O_RDONLY
и
O_WRONLY
, заключающуюся в том, что неблокирующий вызов
open
для записи завершается аварийно, если ни один процесс не открыл канал для чтения, а неблокирующий вызов
open
для чтения не возвращает ошибку. На поведение вызова
close
флаг
O_NONBLOCK
влияния не оказывает.
Выполните упражнение 13.11.
Упражнение 13.11. Открытие файлов FIFO
Теперь рассмотрим, как можно использовать поведение вызова
open
с флагом, содержащим
O_NONBLOCK
, для синхронизации двух процессов. Вместо применения нескольких программ-примеров вы напишите одну тестовую программу fifo2.c, которая позволит исследовать поведение каналов FIFO при передаче ей разных параметров.
1. Начните с заголовочных файлов, директивы
#define
и проверки правильности количества предоставленных аргументов командной строки:
#include <unistd.h>
