使用 poll() 在命名管道上的 O_RDWR

Question

我经历了各种不同的 linux 命名管道客户端/服务器实现，但其中大多数在读/写时使用阻塞默认值。

由于我已经在使用 poll() 来检查其他标志，但通过 poll() 检查传入的 FIFO 数据也是一个好主意...

经过所有研究，我认为以 O_RDWR 模式打开管道是在没有写入器打开管道时防止管道上无限数量的 EOF 事件的唯一方法。

这样管道的两端都是关闭的，其他客户端也可以打开可写端。为了回应，我会使用单独的管道......

我的问题是，虽然我找到了一些使用 O_RDWR 标志的示例，但 open() 联机帮助页将该标志描述为在分配给 FIFO 时未定义。 (http://linux.die.net/man/3/open)

但是，如果没有 O_RDWR，您将如何在管道上使用 poll()？你认为“O_RDWR”是一种合法的打开管道的方式吗？？？

Answer 1

首先，一些准备工作：

使用O_NONBLOCK 和poll() 是常见的做法——而不是相反。要成功工作，您需要确保正确处理所有poll() 和read() 返回状态：

• read() 返回值 0 表示 EOF -- 对方已关闭其连接。这对应于（通常，但不是在所有操作系统上）poll() 返回一个POLLHUP revent。您可能想在尝试read() 之前检查POLLHUP，但这不是绝对必要的，因为read() 保证在写入端关闭后返回0。
• 如果您在编写器连接之前调用read()，并且您有O_RDONLY | O_NONBLOCK，您将反复收到EOF（read() 返回0），正如您所注意到的。但是，如果您在调用read() 之前使用poll() 等待POLLIN 事件，它将等待编写器连接，并且不会产生EOF。
• read() 返回值 -1 通常表示错误。但是，如果errno == EAGAIN，这仅仅意味着现在没有更多可用数据并且您没有阻塞，因此您可以返回poll()，以防其他设备需要处理。如果errno == EINTR，那么read()在读取任何数据之前就被中断了，您可以返回poll()或直接再次调用read()。

现在，对于 Linux：

• 如果您在阅读端使用O_RDONLY 打开，则：
  • open() 将阻塞，直到有相应的写入程序打开。
  • 当数据准备好读取或发生 EOF 时，poll() 将发出 POLLIN 事件。
  • read() 将阻塞直到读取请求的字节数、关闭连接（返回 0）、被信号中断或发生某些致命的 IO 错误。这种阻塞方式违背了使用poll() 的目的，这就是为什么poll() 几乎总是与O_NONBLOCK 一起使用。您可以在超时后使用alarm() 从read() 中唤醒，但这过于复杂。
  • 如果作者关闭，那么读者将收到poll() POLLHUP revent 并且read() 将在之后无限期地返回0。此时，阅读器必须关闭其文件句柄并重新打开它。
    
• 如果您在阅读端使用O_RDONLY | O_NONBLOCK 打开，则：
  • open() 不会阻止。
  • 当准备好读取数据或发生 EOF 时，poll() 将发出 POLLIN revent。 poll() 也将阻塞，直到写入器可用（如果没有写入器）。
  • 读取所有当前可用数据后，如果连接仍处于打开状态，read() 将返回 -1 并设置 errno == EAGAIN，如果连接关闭 (EOF)，它将返回 0 或尚未由作者打开。当errno == EAGAIN 时，这意味着是时候返回poll()，因为连接已打开但没有更多数据。当errno == EINTR，read()还没有读到字节，被信号打断了，可以重启。
  • 如果作者关闭，那么读者将收到一个poll()POLLHUP revent，然后read() 将无限期地返回0。此时阅读器必须关闭其文件句柄并重新打开它。
    
• （Linux 专用：）如果您在阅读端使用O_RDWR 打开，则：
  • open() 不会阻止。
  • 当准备好读取数据时，poll() 将发出 POLLIN 事件。但是，对于命名管道，EOF 不会导致 POLLIN 或 POLLHUP 事件。
  • read() 将阻塞，直到读取请求的字节数、被信号中断或发生其他一些致命的 IO 错误。对于命名管道，它不会返回errno == EAGAIN，甚至不会在EOF 上返回0。它将一直坐在那里，直到读取请求的确切字节数，或者直到它接收到信号（在这种情况下，它将返回到目前为止读取的字节数，或者如果没有读取字节，则返回 -1 并设置 errno == EINTR到目前为止）。
  • 如果写入器关闭，如果另一个写入器打开命名管道，读取器将不会失去读取命名管道的能力，但读取器也不会收到任何通知。
    
• （Linux 特有的：）如果您在阅读端使用O_RDWR | O_NONBLOCK 打开，则：
  • open() 不会阻止。
  • 当数据准备好被读取时，poll() 将发出 POLLIN revent。但是，EOF 不会在命名管道上引起 POLLIN 或 POLLHUP 事件。
  • 读取所有当前可用数据后，read() 将返回-1 并设置errno == EAGAIN。现在是返回poll() 等待更多数据的时候了，可能来自其他流。
  • 如果写入器关闭，则读取器在稍后打开命名管道时不会失去读取命名管道的能力。连接是持久的。

正如您所关心的，将O_RDWR 与管道一起使用不是标准的，POSIX 或其他地方。

但是，由于这个问题似乎经常出现，因此在 Linux 上制作“弹性命名管道”的最佳方法是即使在一侧关闭时也能保持活动状态，并且不会导致 POLLHUP revents 或返回 0对于read()，就是使用O_RDWR | O_NONBLOCK。

我看到了在 Linux 上处理命名管道的三种主要方法：

1. （便携。）没有poll()，只有一个管道：

   • open(pipe, O_RDONLY);
   • 主循环：
     • read() 尽可能多的数据，可能在 read() 调用上循环。
       • 如果read() == -1 和errno == EINTR，read() 重来。
       • 如果read() == 0，则连接关闭，所有数据都已接收。
         
         

2. （便携式。）使用poll()，并期望管道，即使是命名管道，也只打开一次，一旦它们关闭，必须由读取器和写入器重新打开，设置一个新的管道：

   • open(pipe, O_RDONLY | O_NONBLOCK);
   • 主循环：
     • poll() 用于 POLLIN 事件，可能同时在多个管道上。 （注意：这可以防止read() 在写入器连接之前获得多个 EOF。）
     • read() 尽可能多的数据，可能在 read() 调用上循环。
       • 如果read() == -1 和errno == EAGAIN，返回poll() 步骤。
       • 如果read() == -1 和errno == EINTR，read() 重来。
       • 如果read() == 0，则连接已关闭，您必须终止，或关闭并重新打开管道。
         
         

3. （不可移植，特定于 Linux。）使用poll()，并期望命名管道永远不会终止，并且可以多次连接和断开：

   • open(pipe, O_RDWR | O_NONBLOCK);
   • 主循环：
     • poll() 用于 POLLIN 事件，可能同时在多个管道上。
     • read() 尽可能多的数据，可能在 read() 调用上循环。
       • 如果read() == -1 和errno == EAGAIN，返回poll() 步骤。
       • 如果read() == -1 和errno == EINTR，read() 重来一遍。
       • 如果read() == 0 有问题——它不应该发生在命名管道上的O_RDWR 上，而只发生在O_RDONLY 或未命名管道上；它表示必须关闭并重新打开的封闭管道。如果您在同一个 poll() 事件处理循环中混合使用命名管道和未命名管道，则可能仍需要处理这种情况。

Answer 2

根据open(2) 手册页，您可以传递O_RDONLY|O_NONBLOCK 或O_WRONLY|O_NONBLOCK 以避免open 系统调用被阻止（在这种情况下您将获得errno == ENXIO）

正如我所评论的，还阅读了 fifo(7) 和 mkfifo(3) 手册页。

Answer 3

只需在读取过程中保留一个打开的 O_WRONLY 文件描述符和 O_RDONLY 文件描述符。这将达到相同的效果，确保 read() 永远不会返回文件结尾并且 poll() 和 select() 将阻塞。

而且它是 100% POSIX