Linux API. Исчерпывающее руководство

Операция открытия очереди FIFO имеет немного непривычную семантику. Обычно единственное разумное применение FIFO подразумевает наличие считывающего и записывающего процессов на каждом конце очереди. Следовательно, ее открытие для чтения (флаг O_RDONLY для вызова open()) блокируется до тех пор, пока другой процесс не откроет ее для записи (флаг O_WRONLY для вызова open()). И наоборот: открытие очереди для записи блокируется, пока другой процесс не откроет ее для чтения. Иными словами, открытие очереди FIFO синхронизирует считывающий и записывающий процессы. Если другой конец очереди уже открыт (возможно, каждый из концов уже открыт другими процессами), то вызов open() сразу же успешно завершается.

В большинстве реализаций UNIX (в том числе и в Linux) блокировку открытия очереди FIFO можно обойти, если указать флаг O_RDWR. В данном случае операция open() немедленно вернет файловый дескриптор для работы с очередью. Однако это противоречит модели ввода/вывода, предусмотренной для очередей FIFO, и в стандарте SUSv3 отдельно подчеркивается, что их открытие с использованием флага O_RDWR приводит к неопределенным результатам; таким образом, при написании портируемых программ применение данного флага следует избегать. Если нужно предотвратить блокировку при открытии очереди FIFO, то функции open() можно передать стандартизированный флаг O_NONBLOCK, предназначенный специально для этого (см. раздел 44.9).

Нежелательность применения флага O_RDWR при открытии очереди FIFO может быть вызвана еще одной причиной. Если передать его функции open(), то вызывающий процесс не сможет увидеть символ конца файла в полученном файловом дескрипторе, поскольку к записывающему концу очереди всегда будет подключен еще один дескриптор — тот, из которого процесс считывает данные.

Использование очередей FIFO и команды tee(1) для создания двойного конвейера

Одним из свойств конвейеров командной строки является их линейность; каждый процесс в конвейере считывает данные, сгенерированные его предшественником, и передает их следующему процессу. Очередь FIFO позволяет создать внутри конвейера ответвление, благодаря которому копия вывода процесса может быть передана еще одному адресату. Для этого необходимо применить команду tee, записывающую две копии того, что она прочитала в своем стандартном вводе: одну в стандартный вывод, а другую — в файл, заданный в ее аргументе командной строки.

Если вместо файла передать команде tee очередь FIFO, то ее дублированный вывод смогут одновременно читать два процесса. Это показано на примере следующей сессии командной строки. Создается очередь FIFO с именем myfifo, запускается фоновая команда wc, открывающая данную очередь для чтения (она будет заблокирована до открытия записывающего конца). Затем эта команда выполняет конвейер, который передает вывод ls команде tee (а та уже отправляет его дальше по конвейеру команде sort и в очередь FIFO). Параметр — k5n команды sort позволяет отсортировать вывод ls в порядке возрастания пятого столбца (столбцы разделены пробелами).

$ mkfifo myfifo

$ wc — l < myfifo &

$ ls — l | tee myfifo | sort — k5n

(Итоговый вывод не показан)

Схематически приведенные команды можно изобразить так, как они показаны на рис. 44.5.

Программа tee носит такое название благодаря своей «форме» (tee переводится как «тройник»). По принципу работы она похожа на канал, но с дополнительным ответвлением, через которое проходит копия вывода. Схематично это можно представить в виде буквы Т (см. рис. 44.5). Помимо решения вышеописанной задачи, команда tee также может пригодиться при отладке конвейеров и для сохранения промежуточных результатов каких-нибудь сложных конвейерных вычислений.

Рис. 44.5.Использование очереди FIFO и команды tee(1) для дублирования конвейера

44.8. Клиент-серверные приложения на основе очередей FIFO

В данном разделе будет представлено простое клиент-серверное приложение, использующее очереди FIFO для межпроцессного взаимодействия. Сервер занимается назначением уникальных последовательных чисел каждому клиенту, который их запрашивает. В ходе описания этого приложения вы познакомитесь с несколькими концепциями и методиками проектирования серверов.

Краткий обзор приложения