Именованные каналы. Особенность именованных каналов в ос Unix.

Именованные каналы имеют имя, как и файлы. Каждому именованному каналу соответствует один элемент некоторого каталога ОС UNIX, поэтому возможна ссылка к нему по имени файла, которое хранится в поле имени соответствующего элемента каталога.

Системный доступ реализован последовательно. У именованных каналов имеются имя владельца, права доступа, размер не ограничен.

Рассмотренные ранее программные каналы имеют важное ограничение: т.к. доступ к ним возможен только посредством дескрипторов, возвращаемых при порождении канала, необходимым условием взаимодействия процессов через канал является передача этих дескрипторов по наследству при порождении процесса. Именованные каналы (FIFO-файлы) расширяют свою область применения за счет того, что подключиться к ним может любой процесс в любое время, в том числе и после создания канала. Это возможно благодаря наличию у них имен.

FIFO-файл представляет собой отдельный тип файла в файловой системе UNIX, который обладает всеми атрибутами файла, такими как имя владельца, права доступа и размер. Для его создания в UNIX System V.3 и ранее используется системный вызов mknod(), а в BSD UNIX и System V.4 – вызов mkfifo() (этот вызов поддерживается и стандартом POSIX):

int mknod (char *pathname, mode_t mode, dev)

int mkfifo (char *pathname, mode_t mode)

 

В обоих вызовах первый аргумент представляет собой имя создаваемого канала, во втором указываются права доступа к нему для владельца, группы и прочих пользователей, и кроме того, устанавливается флаг, указывающий на то, что создаваемый объект является именно FIFO-файлом (в разных версиях ОС он может иметь разное символьное обозначение – S_IFIFO или I_FIFO). Третий аргумент вызова mknod() игнорируется.

После создания именованного канала любой процесс может установит с ним связь посредством системного вызова open(). При этом действуют следующие правила:

-          если процесс открывает FIFO-файл для чтения, он блокируется до тех пор, пока какой-либо процесс не откроет тот же канал на запись

-          если процесс открывает FIFO-файл на запись, он будет заблокирован до тех пор, пока какой-либо процесс не откроет тот же канал на чтение

-          процесс может избежать такого блокирования, указав в вызове open() специальный флаг (в разных версиях ОС он может иметь разное символьное обозначение – O_NONBLOCK или O_NDELAY). В этом случае в ситуациях, описанных выше, вызов open() сразу же вернет управление процессу

Правила работы с именованными каналами, в частности, особенности операций чтения-записи, полностью аналогичны неименованным каналам. Только размер именованных каналов может быть неограничен.

Ниже рассматривается пример, где один из процессов является сервером, предоставляющим некоторую услугу, другой же процесс, который хочет воспользоваться этой услугой, является клиентом. Клиент посылает серверу запросы на предоставление услуги, а сервер отвечает на эти запросы.

Пример. «Клиент-сервер».

. Итак: существует некоторый процесс – сервер, оказывающий какие-либо услуги, все остальные процессы являются клиентами, они обращаются к серверу с запросами, сервер их обслуживает и возвращает результаты этих запросов клиентам – вот такая идеология называется «клиент-сервер». В данном примере один из процессов является сервером, предоставляющим некоторую услугу. Он получает от клиента pid клиента и печатает строку на стандартный вывод о том, что он получил сообщение от клиента такого-то. Создается именованный канал, далее он открывается, и соответственно с отсутствием блокировки, и происходит попытка чтения данных из канала, не блокируясь, и если данных в канале нет – то вызов read() в данном не блокирующем режиме будет сразу возвращать –1. Следующий while крутится до тех пор пока в канале не появятся данные. Затем данные появились, они были прочитаны, те данные которые были прочитаны печатаются на стандартный вывод, затем канал закрывается и уничтожаются. Процесс-клиент не должен создавать канал, а должен только пытаться к нему подключится, уже открыв его по записи, и после чего записать в него свой pid и завершится.

/* процесс-сервер*/

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/file.h>

int main(int argc, char **argv)

{

int fd;

int pid;

mkfifo("fifo", S_IFIFO | 0666);

/*создали специальный файл FIFO с открытыми для всех правами доступа на чтение и запись*/

fd = open ("fifo", O_RDONLY | O_NONBLOCK);

/* открыли канал на чтение*/

while ( read (fd, &pid, sizeof(int) ) == -1) ;

printf ("Server %d got message from %d !\n", getpid(), pid);

close (fd);

unlink ("fifo");

/*уничтожили именованный канал*/

return 0;

}

/* процесс-клиент*/

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/file.h>

int main(int argc, char **argv)

{

int fd;

int pid=getpid( );

fd = open ("fifo", O_RDWR);

write (fd, &pid, sizeof(int));

close (fd);

return 0;

}

Именованные каналы уже являются более общим средством, чем неименованные, к ним могут обращаться любые процессы на данной машине, т.е. это более широкое средство.