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user9303970
Asked: 2018-04-11 13:05:24 +0800 CST

FIFO（命名管道）与常规管道（未命名管道）有何不同？[复制]

  • 772

FIFO（命名管道）与常规管道 (|) 有何不同？据我从Wikipedia了解到，与常规管道不同，FIFO 管道在流程结束后“继续存在”，并且可以在之后的某个时间删除。

cat x | grep y但是如果进程是基于一个包含管道（

此外，常规管道也具有它获得的第一个标准输出，作为另一个命令的标准输入，那么它不也是一种先进先出管道吗？

pipe fifo

2 个回答

  1. Best Answer

    “命名管道”实际上是一个非常准确的名称——它就像一个常规管道，除了它有一个名称（在文件系统上）。

    管道——使用的常规、未命名（“匿名”）some-command | grep pattern是一种特殊的文件。我的意思是文件，你读写它就像你对其他文件一样。Grep 并不真正关心¹它是从管道而不是终端³或普通文件中读取。

    从技术上讲，幕后发生的事情是 stdin、stdout 和 stderr 是传递给每个命令运行的三个打开文件（文件描述符）。文件描述符（在每个系统调用中用于读取/写入/等文件）只是数字；stdin、stdout 和 stderr 是文件描述符 0、1 和 2。因此，当您的 shell 设置some-command | grep它所做的事情时，如下所示：

    1. 向内核询问匿名管道。没有名称，因此对于普通文件无法使用openlike 来完成 - 而是使用pipeor完成pipe2，它返回两个文件描述符。⁴

    2. 分叉出一个子进程（fork()创建父进程的副本；管道的两端在此处打开），将管道的写入端复制到 fd 1（stdout）。内核有一个系统调用来复制文件描述符编号；它是dup2()或dup3()。然后它关闭读取端和写入端的其他副本。最后，它用于execve执行some-command. 由于管道是 fd 1，stdout ofsome-command是管道。

    3. 另一个子进程的分叉。这一次，它将管道的读取端复制到 fd 0 (stdin)，并执行grep. 因此 grep 将从管道中读取为标准输入。

    4. 然后它等待这两个孩子退出。

    5. 此时，内核注意到管道不再打开，并且垃圾收集它。这就是真正破坏管道的原因。

    命名管道只是通过将匿名管道放入文件系统中来为其命名。所以现在任何open进程，在未来的任何时候，都可以通过使用普通的系统调用来获取管道的文件描述符。从概念上讲，管道不会被销毁，直到所有读取器/写入器都关闭它并且它是unlink从文件系统中编辑的。²

    顺便说一下，这就是文件在 Unix 上的一般工作方式。unlink（后面的系统调用rm）只是删除文件的名称之一；只有当所有名称都被删除并且没有任何文件打开时，它才会被实际删除。这里有几个答案探讨了这一点：

    脚注

    1. 从技术上讲，这可能不是真的——通过了解可能会进行一些优化，并且实际的 grep 实现通常已经过大量优化。但从概念上讲，它并不关心（实际上 grep 的直接实现也不会）。
    2. 当然，内核实际上并没有将所有数据结构永远保存在内存中，而是在第一个程序打开命名管道时透明地重新创建它们（然后只要它打开就保持它们）。因此，就好像它们存在的时间一样长。
    3. 终端不是 grep 读取的常见位置，但当您不指定另一个标准输入时，它是默认的标准输入。因此，如果您只grep pattern在 shell 中输入，grep将从终端读取。想到的唯一用途是如果您要将某些内容粘贴到终端。
    4. 在 Linux 上，匿名管道实际上是在一个特殊的文件系统 pipefs 上创建的。有关详细信息，请参阅管道在 Linux中的工作原理。请注意，这是 Linux 的内部实现细节。
    • 23

  2. 我认为您在管道的 shell 语法与底层 Unix 系统编程之间混淆了。管道 / FIFO 是一种不存储在磁盘上的文件，而是通过内核中的缓冲区将数据从写入器传递到读取器。

    管道/FIFO 的工作方式是相同的，无论写入器和读取器是通过系统调用（如open("/path/to/named_pipe", O_WRONLY);），还是使用 apipe(2)创建新的匿名管道并将打开的文件描述符返回给读取端和写入端。

    fstat(2)在管道文件描述符上会给你sb.st_mode & S_IFMT == S_IFIFO任何一种方式。

    当你运行foo | bar：

    • 对于任何非内置命令，shell 都会像平常一样分叉
    • 然后进行pipe(2)系统调用以获取两个文件描述符：匿名管道的输入和输出。
    • 然后它再次分叉。
    • 孩子（fork()返回 0）
      • 关闭管道的读取端（保持写入 fd 打开）
      • 并重定向stdout到 write fddup2(pipefd[1], 1)
      • 然后确实execve("/usr/bin/foo", ...)
    • 父级（fork()返回非 0 子 PID）
      • 关闭管道的写入端（保持读取 fd 打开）
      • stdin并从读取的 fd重定向dup2(pipefd[0], 0)
      • 然后确实execve("/usr/bin/bar", ...)

    如果你跑步，你会遇到非常相似的情况foo > named_pipe & bar < named_pipe。

    命名管道是进程在彼此之间建立管道的集合点。

    这种情况类似于匿名 tmp 文件与具有名称的文件。您可以open("/path/to/dir", O_TMPFILE | O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);创建一个没有名称( O_TMPFILE) 的临时文件，就像您打开"/path/to/dir/tmpfile"然后O_CREAT取消链接它一样，为您留下一个已删除文件的文件描述符。

    使用linkat，您甚至可以将该匿名文件链接到文件系统，并为其命名，如果它是用O_TMPFILE. （但是，对于使用名称创建然后删除的文件，您不能在 Linux 上执行此操作。）

    • 4

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