Основы программирования в Linux

Мэтью Нейл

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>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo"

int main(int argc, char *argv[]) {

 int res;

 int open_mode = 0;

 int i;

 if (argc < 2) {

fprintf(stderr, "Usage: %s <some combination of\

O_RDONLY O_WRONLY O_NONBLOCK>\n", *argv);

exit(EXIT_FAILURE);

 }

2. Полагая, что программа передает тестовые данные, вы задаете параметр

open_mode

из следующих аргументов:

 for(i = 1; i <argc; i++) {

if (strncmp(*++argv, "O_RDONLY", 8) == 0) open_mode |= O_RDONLY;