Qt多进程（九）命名管道FIFO

前言

之前在Windows环境下学习多进程ipc通信，总感觉少了点什么。刚好电脑里有Ubuntu虚拟机，里面也有qt环境，所以还是想实际跑一下Linux环境下的几种常见的进程间通信方式，加深理解。

本节中介绍的是命名管道FIFO，顾名思义我们需要创建一个指定名字的管道文件，然后利用它进行读写通信。它的概念和使用方法和之前的都有些相似，所以就不多说了。

一、命名管道（FIFO）

FIFO（First In, First Out） 是一种特殊类型的文件，它允许无关进程通过一个路径名进行通信。数据按顺序写入和读出，先进先出。

它有以下关键特性 ：

1.有文件路径，如 /tmp/myfifo，像普通文件一样出现在文件系统中

2.不占磁盘空间，数据存在内核缓冲区中，不会写入硬盘

3.打开时阻塞，如果只有读端打开，会等写端；反之亦然（除非用 O_NONBLOCK）

4.单向通信，一个 FIFO 只能单向：要么读，要么写（要双向需两个 FIFO）

5.支持多对一/一对多多个写者 → 一个读者（消息会交错！需协议分隔）

多个读者 ← 一个写者（只有一个读者能收到！）

⚠️ 重要：多个读者时，内核会随机选一个进程投递消息，其他读者收不到！所以通常是一对一或一写多读（但多读需自己协调）。

FIFO适合什么场景，有什么应用呢？

1.简单进程通信两个无关程序（比如 Python 脚本和 C 程序）通过 /tmp/xxx 交换数据

2.调试友好你可以用 cat、echo、hexdump 直接查看/注入数据

3.无需网络比 TCP 快，比共享内存简单

4.天然同步写者会等读者准备好（避免消息丢失）

实际应用例子

1.日志收集器

多个服务把日志写入 /var/log/app.fifo

一个日志守护进程从 FIFO 读取并写入文件或上传

2.控制接口

一个后台服务监听 /tmp/control.fifo

用户执行 echo "reload" > /tmp/control.fifo 来触发重载配置

3.Shell 脚本协作

二、终端测试

和之前的代码测试不同，fifo文件可以在终端直接通过Linux命令创建，并在两个终端中实现通信。

终端1：

（1）mkfifo /tmp/myfifo，在临时路径下创建管道文件

（2）ls -l /tmp/myfifo，确保文件生成成功

（3）cat/tmp/myfifo，将文件内容输出到终端。此时阻塞等待有内容可以输出。

终端2：

（4）echo "hello from writer!" > /tmp/myfifo，将文本内容输入到管道文件中

终端1：

（1）显示出终端2输入的内容，并退出

事后检查管道文件仍然存在，且可以重复利用。但一段时间后可能会被删除。

三、代码测试

新建writer.c:（稍微解释一下0666的意思，实际上等价于chmod 666 /tmp/myfifo，赋予了这个文件的rw读写权限。13则是字符串长度。）

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    mkfifo("/tmp/myfifo", 0666);
    int fd = open("/tmp/myfifo", O_WRONLY);
    write(fd, "Hello FIFO!\n", 13);
    close(fd);
    return 0;
}

新建reader.c：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("/tmp/myfifo", O_RDONLY);
    char buf[100];
    read(fd, buf, sizeof(buf));
    printf("Read: %s", buf);
    close(fd);
    unlink("/tmp/myfifo"); // 删除
    return 0;
}

四、总结

看上去，这也是属于利用文件进行通信的一种方式。但实际上还是有点区别的，fifo文件的存储位置在内核内存缓冲区，它的性能相比于真实的磁盘文件来说，效率会高一些。而且过程中自带原子性，内核也会自动阻塞和环形。如果需要高性能的本地ipc，fifo会比普通的文件队列更好。但如果考虑到崩溃后消息不丢，普通文件队列因为可以存储，会更加可靠。