上一節介紹了管道基本概念和無名管道，這一節來看看有名管道。
有名管道概述及相關API應用
2.1 有名管道相關的關鍵概念
管道應用的一個重大限制是它沒有名字，因此，只能用於具有親緣關係的進程間通信，在有名管道（named pipe或FIFO）提出後，該限制得到了克服。FIFO不同於管道之處在於它提供一個路徑名與之關聯，以FIFO的文件形式存在於文件系統中。這樣，即使與FIFO的創建進程不存在親緣關係的進程，只要可以訪問該路徑，就能夠彼此通過FIFO相互通信（能夠訪問該路徑的進程以及FIFO的創建進程之間），因此，通過FIFO不相關的進程也能交換數據。值得注意的是，FIFO嚴格遵循先進先出（first in first out），對管道及FIFO的讀總是從開始處返回數據，對它們的寫則把數據添加到末尾。它們不支持諸如lseek()等文件定位操作。
2.2有名管道的創建
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)
該函數的第一個參數是一個普通的路徑名，也就是創建後FIFO的名字。第二個參數與打開普通文件的open()函數中的mode 參數相同。 如果mkfifo的第一個參數是一個已經存在的路徑名時，會返回EEXIST錯誤，所以一般典型的調用代碼首先會檢查是否返回該錯誤，如果確實返回該錯誤，那麼只要調用打開FIFO的函數就可以了。一般文件的I/O函數都可以用於FIFO，如close、read、write等等。
2.3有名管道的打開規則
有名管道比管道多了一個打開操作：open。
FIFO的打開規則：
如果當前打開操作是爲讀而打開FIFO時，若已經有相應進程爲寫而打開該FIFO，則當前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應進程爲寫而打開該FIFO（當前打開操作設置了阻塞標誌）；或者，成功返回（當前打開操作沒有設置阻塞標誌）。
如果當前打開操作是爲寫而打開FIFO時，如果已經有相應進程爲讀而打開該FIFO，則當前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應進程爲讀而打開該FIFO（當前打開操作設置了阻塞標誌）；或者，返回ENXIO錯誤（當前打開操作沒有設置阻塞標誌）。
2.4有名管道的讀寫規則
從FIFO中讀取數據：
約定：如果一個進程爲了從FIFO中讀取數據而阻塞打開FIFO，那麼稱該進程內的讀操作爲設置了阻塞標誌的讀操作。
如果有進程寫打開FIFO，且當前FIFO內沒有數據，則對於設置了阻塞標誌的讀操作來說，將一直阻塞。對於沒有設置阻塞標誌讀操作來說則返回-1，當前errno值爲EAGAIN，提醒以後再試。
對於設置了阻塞標誌的讀操作說，造成阻塞的原因有兩種：當前FIFO內有數據，但有其它進程在讀這些數據；另外就是FIFO內沒有數據。解阻塞的原因則是FIFO中有新的數據寫入，不論信寫入數據量的大小，也不論讀操作請求多少數據量。
讀打開的阻塞標誌只對本進程第一個讀操作施加作用，如果本進程內有多個讀操作序列，則在第一個讀操作被喚醒並完成讀操作後，其它將要執行的讀操作將不再阻塞，即使在執行讀操作時，FIFO中沒有數據也一樣（此時，讀操作返回0）。
如果沒有進程寫打開FIFO，則設置了阻塞標誌的讀操作會阻塞。
注：如果FIFO中有數據，則設置了阻塞標誌的讀操作不會因爲FIFO中的字節數小於請求讀的字節數而阻塞，此時，讀操作會返回FIFO中現有的數據量。
向FIFO中寫入數據：
約定：如果一個進程爲了向FIFO中寫入數據而阻塞打開FIFO，那麼稱該進程內的寫操作爲設置了阻塞標誌的寫操作。
對於設置了阻塞標誌的寫操作：
當要寫入的數據量不大於PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。如果此時管道空閒緩衝區不足以容納要寫入的字節數，則進入睡眠，直到當緩衝區中能夠容納要寫入的字節數時，纔開始進行一次性寫操作。
當要寫入的數據量大於PIPE_BUF時，linux將不再保證寫入的原子性。FIFO緩衝區一有空閒區域，寫進程就會試圖向管道寫入數據，寫操作在寫完所有請求寫的數據後返回。
對於沒有設置阻塞標誌的寫操作：
當要寫入的數據量大於PIPE_BUF時，linux將不再保證寫入的原子性。在寫滿所有FIFO空閒緩衝區後，寫操作返回。
當要寫入的數據量不大於PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。如果當前FIFO空閒緩衝區能夠容納請求寫入的字節數，寫完後成功返回；如果當前FIFO空閒緩衝區不能夠容納請求寫入的字節數，則返回EAGAIN錯誤，提醒以後再寫；
對FIFO讀寫規則的驗證：
下面提供了兩個對FIFO的讀寫程序，適當調節程序中的很少地方或者程序的命令行參數就可以對各種FIFO讀寫規則進行驗證。
程序1：寫FIFO的程序
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"
main(int argc,char** argv)
//參數爲即將寫入的字節數
{
int fd;
char w_buf[4096*2];
int real_wnum;
memset(w_buf,0,4096*2);
if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
printf("cannot create fifoserver\n");
if(fd==-1)
if(errno==ENXIO)
printf("open error; no reading process\n");
fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
//設置非阻塞標誌
//fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY,0);
//設置阻塞標誌
real_wnum=write(fd,w_buf,2048);
if(real_wnum==-1)
{
if(errno==EAGAIN)
printf("write to fifo error; try later\n");
}
else
printf("real write num is %d\n",real_wnum);
real_wnum=write(fd,w_buf,5000);
//5000用於測試寫入字節大於4096時的非原子性
//real_wnum=write(fd,w_buf,4096);
//4096用於測試寫入字節不大於4096時的原子性
if(real_wnum==-1)
if(errno==EAGAIN)
printf("try later\n");
}
程序2：與程序1一起測試寫FIFO的規則，第一個命令行參數是請求從FIFO讀出的字節數
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"
main(int argc,char** argv)
{
char r_buf[4096*2];
int fd;
int r_size;
int ret_size;
r_size=atoi(argv[1]);
printf("requred real read bytes %d\n",r_size);
memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
//fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY,0);
//在此處可以把讀程序編譯成兩個不同版本：阻塞版本及非阻塞版本
if(fd==-1)
{
printf("open %s for read error\n");
exit();
}
while(1)
{
memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
ret_size=read(fd,r_buf,r_size);
if(ret_size==-1)
if(errno==EAGAIN)
printf("no data avlaible\n");
printf("real read bytes %d\n",ret_size);
sleep(1);
}
pause();
unlink(FIFO_SERVER);
}
程序應用說明：
把讀程序編譯成兩個不同版本：
阻塞讀版本:br
以及非阻塞讀版本nbr
把寫程序編譯成兩個四個版本：
非阻塞且請求寫的字節數大於PIPE_BUF版本：nbwg
非阻塞且請求寫的字節數不大於PIPE_BUF版本：版本nbw
阻塞且請求寫的字節數大於PIPE_BUF版本：bwg
阻塞且請求寫的字節數不大於PIPE_BUF版本：版本bw
下面將使用br、nbr、w代替相應程序中的阻塞讀、非阻塞讀
驗證阻塞寫操作：
當請求寫入的數據量大於PIPE_BUF時的非原子性：
nbr 1000
bwg
當請求寫入的數據量不大於PIPE_BUF時的原子性：
nbr 1000
bw
驗證非阻塞寫操作：
當請求寫入的數據量大於PIPE_BUF時的非原子性：
nbr 1000
nbwg
請求寫入的數據量不大於PIPE_BUF時的原子性：
nbr 1000
nbw
不管寫打開的阻塞標誌是否設置，在請求寫入的字節數大於4096時，都不保證寫入的原子性。但二者有本質區別：
對於阻塞寫來說，寫操作在寫滿FIFO的空閒區域後，會一直等待，直到寫完所有數據爲止，請求寫入的數據最終都會寫入FIFO；
而非阻塞寫則在寫滿FIFO的空閒區域後，就返回(實際寫入的字節數)，所以有些數據最終不能夠寫入。
對於讀操作的驗證則比較簡單，不再討論。
2.5有名管道應用實例
在驗證了相應的讀寫規則後，應用實例似乎就沒有必要了。
小結：
管道常用於兩個方面：（1）在shell中時常會用到管道（作爲輸入輸入的重定向），在這種應用方式下，管道的創建對於用戶來說是透明的；（2）用於具有親緣關係的進程間通信，用戶自己創建管道，並完成讀寫操作。
FIFO可以說是管道的推廣，克服了管道無名字的限制，使得無親緣關係的進程同樣可以採用先進先出的通信機制進行通信。
管道和FIFO的數據是字節流，應用程序之間必須事先確定特定的傳輸"協議"，採用傳播具有特定意義的消息。
要靈活應用管道及FIFO，理解它們的讀寫規則是關鍵。