嵌入式 Linux 系统工程 051：pipe、FIFO 与 Unix socket

第 51 / 120 课 · 并发、IPC 与异步 I/O。返回课程合集。

机制与资源关系

pipe 常用于有亲缘进程，FIFO 提供文件系统入口，Unix socket 适合本机双向通信。流式 socket 仍需帧协议；传递文件描述符要使用 SCM_RIGHTS 等接口，不能发送一个整数就让另一进程获得句柄。

pipe、FIFO 与 Unix socket的观察路径

实际用法与观察入口

以下是操作说明；先确认执行环境、工具帮助和目标对象。设备名、PID、地址及项目名示例需要按实际替换，不能将整段命令当通用板端脚本执行。

1
2
3

cat /proc/net/unix
# 完整工具可用时
ss -x -a

输出解读与排查顺序

管道 EOF 要等所有写端引用关闭，fork 后遗漏 close 是常见挂住原因。Unix socket 路径还涉及目录权限和清理；对端退出时检查错误及 SIGPIPE 策略。

情境推演

父子进程各继承了 pipe 两端，但消费者读不到 EOF，常见原因是某处仍持有写端。画出每个进程的 fd 表，关闭各自不用的端，才能理解流结束条件。

练习与参考分析

运行 socketpair 往返实验，标出两端关闭时机。参考结论：进程间的 fd 数字只在各自表内有效，相同数字不代表同一资源。

独立实验包

主机 Linux 的有界 C 实验；不访问真实外设，不代表板端时序或性能。默认入口、源文件和实际运行记录都在下载包中。

实验：pipe、FIFO 与 Unix socket

查看完整代码：main.c

#define _GNU_SOURCE
#include <assert.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

#define CHECK(x) do { if (!(x)) { fprintf(stderr, "check failed: %s at line %d (errno=%d)\n", #x, __LINE__, errno); exit(EXIT_FAILURE); } } while (0)

static void receive_exact(int fd, char *buffer, size_t length) {
    size_t done=0;
    while (done < length) {
        ssize_t n=read(fd, buffer+done, length-done);
        if (n < 0 && errno == EINTR) continue;
        CHECK(n > 0); done += (size_t)n;
    }
}
int main(void) {
    int pair[2]; CHECK(socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, pair) == 0);
    CHECK(write(pair[0], "ping", 4) == 4);
    char data[4]; receive_exact(pair[1], data, 4); CHECK(memcmp(data,"ping",4) == 0);
    CHECK(write(pair[1], "pong", 4) == 4);
    receive_exact(pair[0], data, 4); CHECK(memcmp(data,"pong",4) == 0);
    CHECK(close(pair[0]) == 0); CHECK(close(pair[1]) == 0);
    puts("local socketpair: ping -> pong, no network connection");
    return 0;
}

下载代码

在项目根目录执行；下载包解压后，在解压目录执行 sh run.sh。

cd 'content/posts/驱动、bootloader、文件系统/嵌入式Linux系统工程/051-pipe、FIFO 与 Unix socket/code' && sh run.sh

官方资料与版本边界

本课参考资料

内核、工具和厂商 BSP 的支持范围需分别核对。参考资料可能对应较新版本；不要据此推定旧 BSP 支持所有接口。

上一课：select、poll 与 epoll · 下一课：共享内存与消息队列