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，管道正在阻塞，因此 cat 不会执行。

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

提案

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

类比

Go 编程语言以通道为特色，一种命名管道。然而，这些可以被缓冲，这样它们将非阻塞地存储消息（当然直到缓冲区已满）。范例

...

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

pipes are blocking and must have a receiving end to be written to. I believe this is because pipes don't have any memory allocated to them and can't store information between reading and writing.

你在这里几乎是正确的。命名管道正在阻塞，需要 reader 和同时打开管道 的编写器 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，这里：

mkfifo pipe
echo Hello! > pipe

echo 程序将卡住等待 open() 管道与 O_WRONLY，因为 open 系统调用阻塞在 FIFO 上，直到其他进程打开相同的用于读取的 FIFO。 FIFO也不能以非阻塞的方式打开，如man 2 open指定：

ERRORS

[...]

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

您可以自己通过运行在 shell 中执行上述命令并注意到它无限期挂起。如果您随后从管道打开另一个 shell 和 cat，另一个 shell 上的 echo 将成功打开并写入管道，而 cat 将读取什么被写入其中。

您不能在其他人打开 FIFO 进行读取之前成功打开 FIFO 进行写入。这是设计使然。

要为您的 Go 做一个类似的例子，那就是：

go write()
go read()

注意：这只是打个比方，本人围棋经验不多

Answer 2

我不确定这是否满足您的标准，但这似乎是一个有效的解决方法：

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

基本思路是打开一个reader（不消耗任何数据），这样echo就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。）

使用可能更清楚：

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

但是存在一些竞争条件。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比较安全

UNIX 中的非阻塞管道

Non-blocking pipes in UNIX

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