等效于 Unix 中用于 LIFO/Stack 结构的命名管道答案

【问题标题】：Equivalent to named pipes in Unix for LIFO/Stack structure等效于 Unix 中用于 LIFO/Stack 结构的命名管道
【发布时间】：2017-12-27 06:15:21
【问题描述】：

我一直在研究所有不同类型的 Unix 文件：常规文件、目录、设备文件、符号链接、门、套接字、命名管道……

但我找不到表现得像堆栈/LIFO 结构的文件类型。

众所周知，FIFO/命名管道相对于常规文件的优势如下：

来自https://askubuntu.com/questions/449132/why-use-a-named-pipe-instead-of-a-file

Linux 中几乎所有内容都可以视为文件，但常规文件和命名管道之间的主要区别在于，命名管道是文件系统上没有内容的文件的特殊实例.

来自man fifo

FIFO 特殊文件（命名管道）类似于管道，不同之处在于它是作为文件系统的一部分访问的。它可以被多个进程打开以进行读取或写入。当进程通过 FIFO 交换数据时，内核在内部传递所有数据而不将其写入文件系统。因此，FIFO 特殊文件在文件系统上没有内容；文件系统条目仅用作参考点，以便进程可以使用文件系统中的名称访问管道。

内核为每个由至少一个进程打开的 FIFO 特殊文件维护一个管道对象。 FIFO 必须在两端（读取和写入）都打开，才能传递数据。通常，打开FIFO会阻塞，直到另一端也打开。

所以我想知道这种类型的文件（LIFO/Stack）是否真的存在于 Unix 中？如果不是这样，有没有办法模拟一个？

我一直在考虑使用tac <named_pipe>，但我不确定这是否是一个好/可行的想法？

有没有更好的解决方案？

感谢您的帮助。

【问题讨论】：

我一直想滥用 Bash 的 pushd -n item ; dirs +n ; popd -n 作为脚本中的堆栈。让我知道它是否有效。
谢谢，但我不需要推送弹出目录，我想在内存中有一个空间，由 2 个进程共享，就像 stack/LIFO
实现这一点并不难，但您首先要决定的是您要在堆栈中放入什么？字节？字符串？ int 值？然后你必须决定如何存储这些项目，假设你实现了一个内核驱动程序。或者即使您存储了这些项目 - 也许您会阻止写入过程，直到它放入堆栈的项目被读取？（如果写入过程没有阻塞，您确实必须存储项目 - 但是您必须控制可以存储的数量......）需要做出很多设计决策，并且它们会做出非常具体的决定堆栈。

标签： linux file unix data-structures ipc

【解决方案1】：

Linux 中几乎所有内容都可以视为文件，但常规文件和命名管道的主要区别在于，命名管道是文件系统中没有内容的文件的特殊实例。

查看它的更好方法是说命名管道是出现在文件系统中的管道。它没有存储在磁盘上的内容，但它也不仅仅是一个空的 inode —— 它具有特定于管道的特定行为。

所以我想知道这种类型的文件（LIFO/Stack）是否真的存在于 Unix 中？

不，它不存在。与队列不同，堆栈不能被视为流；而且，无论如何，它在多进程环境中并不是一个特别有用的结构。让多个进程同时从堆栈中推送/弹出数据是没有意义的。

我一直在考虑使用tac <named_pipe>，但我不确定这是否是一个好/可行的想法？

那是行不通的。 tac 将读取管道的全部内容，之后管道中将没有任何内容。

【讨论】：

感谢您的回答，确实，后进先出不是常规的输入/输出/错误stream，我同意tac 在阅读时会清空整个堆栈...任何更好的方法模拟一个？
“这没有意义......”任务创建子任务的任务调度程序是一个有用的例子。在这种情况下，与类似 BFS 的执行（来自 FIFO）相比，类似 DFS 的执行（来自 LIFO）利用更多的时间局部性。

【解决方案2】：

堆栈是一种非常有用且合理的结构。它非常适合 LIFO 任务处理程序，例如程序的堆栈。虽然通常不是多进程，但我只需要通过 pthreads 进行多线程这样的使用（线程之间的共享内存有助于缓解 IPC），并通过控制线程创建和终止来避免使用显式堆栈。如果您需要线程从共享堆栈中弹出，您可以这样做，只要您使用互斥锁正确阻止该线程和任何相关部分。（您需要确定推送和弹出是否同时发生，您的弹出是否应该等待推送完成以便您可以弹出刚刚推送的内容，或者等待弹出完成以便您的推送发生在低一层，或者它只是先到先得）。

如果您坚持多进程而不是单进程和多线程，您可以使用 IPC 管道和管理堆栈的附加进程来构建自己的实现。堆栈管理器将通过命名管道接受推送和弹出请求，并将弹出的数据推送到另一个命名管道。您必须对数据进行结构化，以便将其与推送/弹出命令区分开来，或者将推送的数据放在第三个命名管道上。您必须了解管道缓冲区和使用情况，以免交叉或拆分流。

【讨论】：