man 4 fifoによると,FIFOとは先入先出特殊ファイル,名前付きパイプで,パイプとことなる点は,ファイルシステムに関連付けられていることである.popen関数やpipe関数でファイルストリームやファイルディスクリプタを取得できたことから考えて,この機構があるのは予想通りで期待通りだろうか.FIFOはコマンドラインでも堪能(?)できる.

mkfifo hoge
cat < hoge &
echo "hogefugafoo"

などとする.このときls -lとすると

prw-r--r--    1 foo    foo           0  4月 13 01:53 hoge

と最初の文字がパイプのpになっている.以下,FIFOについてまとめてみた(man 4 fifoをまとめただけ).

• いくつかのプロセスによってオープンされている一つのFIFOについて一つのパイプが管理される.
• FIFOにデータが渡されるときは,読み出しと書き込みの両方(パイプの両端)がオープンされている必要がある.
• 通常はFIFOをオープンすると,もう一端がオープンされるまでブロックされる.
• ノンブロッキングモードでFIFOをオープンしたときの動作は以下のようになる.

  書き込み側がオープンされていない状態で読み込み専用でオープンした場合.

  成功.

  読み込み側がオープンされていない状態で書き込み専用でオープンした場合.

  失敗(ENXIO).さらにオープンしようとしたそのプロセスにSIGPIPEが送られる.

• 読み書き両用でオープンした場合,Linuxではブロッキングモード,ノンブロッキングモードともに成功する(これはPOSIXでは定義されていない).

先にコマンドラインからmkfifoでFIFOを作成した.他にも

mknod hoge p

で作成することができる.CでのFIFOの作成する方法にも両者に対応する同名の関数mkfifoとmknodがある.mknodの方が移植性が高いらしいが,man mknodによるとFIFOはmkfifoで作成すべきとある.以下にmkfifoとmknodそれぞれでFIFOを作成するサンプルを示す.

FIFOを使用するサンプルを作ってみた.まずはFIFOから読み込むサンプルfifo-reader. そしてFIFOに書き込むサンプルfifo-writer. そして実行.

fifo-reader

としておいて,別のコンソールで

fifo-writer

などとする.ある時間内であれば,同時にfifo-writerを複数起動して一つのfifo-readerに読ませることができる.

for A in $(seq 1 10); do fifo-writer & done

複数のfifo-writerを起動しても正確にfifo-readerが動作するための注意は,「一回でreadするサイズは,後者で一回でwriteするサイズにそろえる」ことである.サンプルではこれらは

#define BUF_SIZE PIPE_BUF

で設定できるが,両者のBUF_SIZEの値が異なると,予期しない結果になったりする.例えば上記のサンプルのfifo-readerの出力は

make /tmp/fifo-sample
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8200.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8204.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8205.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8206.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8202.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8203.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8201.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8209.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8207.
8198 received 4096 bytes:       My pid = 8208.
8198 received 0 bytes:  

となる.これはfifo-writerを

for A in $(seq 1 10); do  ./fifo-writer &  done

とした結果である.これをfifo-readerで

#define BUF_SIZE (PIPE_BUF*2)

などとすると,fifo-readerの出力は

8237 received 8192 bytes:       My pid = 8239.
8237 received 8192 bytes:       My pid = 8243.
8237 received 8192 bytes:       My pid = 8244.
8237 received 8192 bytes:       My pid = 8246.
8237 received 8192 bytes:       My pid = 8247.
8237 received 0 bytes:  

と期待しない結果になってしまう(10のfifo-writerでFIFOに書き込んだのに5個分しか出力がない).