UNIX 中的非阻塞管道

Question

脚本

此 bash 脚本创建、写入和读取命名管道。但是，管道被阻塞了，所以cat 不会执行。

mkfifo pipe
echo Hello! > pipe // blocking
cat pipe           // deadlocked; unreachable

提案

将缓冲区附加到管道/fifo 文件，允许存储Hello!，直到它被cat 读取。这可以通过系统调用、stdbuf 等来实现。

类比

Go 编程语言具有通道，一种命​​名管道。然而，这些可以被缓冲，这样它们就可以非阻塞地存储消息（当然，直到缓冲区已满）。示例

...

func main() {
  channel := make(chan *byte, 1) // make a channel, with a buffer of 1
  
  write("Hello!", channel)   // write "Hello!" to the channel
  read(channel, fmt.Println) // read from the channel, and print the result
}

Answer 1

我不完全确定这是否满足您的标准，但它似乎是一种有效的解决方法：

$ ( : < fifo & ); ( echo 'Hello!' > fifo & )
$ cat fifo
Hello! 

基本思想是打开一个读取器（它不消耗任何数据），以便echo 可以将数据写入管道。 （括号只是为了抑制作业控制输出，可以省略。）

使用起来可能更清楚：

$ sleep 1 < fifo &  echo 'Hello!' > fifo 
[1] 70954
$ sed 1q fifo
Hello!
[1]+  Done                    sleep 1 < fifo
$

但是有一点竞争条件。如果sleep 在echo 运行之前终止（不太可能），那么echo 将挂起。在后台运行echo 更安全。

Answer 2

管道阻塞，必须有一个接收端才能写入。我相信这是因为管道没有分配任何内存，并且无法在读取和写入之间存储信息。

你在这里几乎是正确的。命名管道阻塞，需要同时打开管道的读取器和写入器 才能工作。实际上在管道后面有一个由内核管理的缓冲区，但整个操作对用户程序是透明的。缓冲区仅在两个进程打开管道（一个用于写入，一个用于读取）之后创建。

所以在你的例子中，在这里：

mkfifo pipe
echo Hello! > pipe

echo 程序将等待open() 与O_WRONLY 的管道，因为open 系统调用阻塞在 FIFO 上，直到某个其他进程打开相同的 FIFO 进行读取。 FIFO 也不能以非阻塞方式打开，正如man 2 open 指定的那样：

ERRORS

[...]

       ENXIO  O_NONBLOCK | O_WRONLY is set, the named file is a FIFO,
              and no process has the FIFO open for reading.

您可以通过在 shell 中运行上述命令并注意到它无限期挂起来亲自看到这一点。如果您随后从管道打开另一个 shell 和 cat，则另一个 shell 上的 echo 将成功打开并写入管道，cat 将读取写入的内容。

在其他人打开 FIFO 进行读取之前，您将无法成功打开 FIFO 进行写入。这是设计使然。

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为了给你的 Go 做一个类似的例子，这将是这样的：

go write()
go read()

注意：这只是一个类比，我在 Go 方面没有太多经验。