Introdução
FIFO é um IPC similar ao PIPE, mas diferente de PIPE possui um nome no filesystem, ou seja, é um arquivo como qualquer outro presente no filesystem, e pode ser manipulado com as funções de open, read, write e close. Uma característica desse IPC é que qualquer processo interessado nos dados que trafegam nesse IPC pode consumir esses dados.
Criando FIFO
Para criar uma FIFO usa-se a system call:
#include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
Onde pathname representa o caminho do arquivo a ser criado, e mode representa as permissões do arquivo, e retorna 0 em caso de sucesso e -1 em caso de falha na criação do arquivo.
Implementação
Como descrito em PIPE será apresentando uma implementação de uma aplicação cliente-servidor.
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launch_processes.c
Declaramos variáveis para armazenar o PID dos processos button_process e led_process, e variáveis para armazenar o estado da chamada feita pelo exec:
int pid_button, pid_led; int button_status, led_status;
Aqui clonamos o processo usando fork e chamamos o exec com o button_process como parâmetro para que o clone mude o seu contexto para button_process:
pid_button = fork();
if(pid_button == 0)
{
//start button process
char *args[] = {"./button_process", NULL};
button_status = execvp(args[0], args);
printf("Error to start button process, status = %d\n", button_status);
abort();
}
Aqui clonamos o processo usando fork e chamamos o exec com o led_process como parâmetro para que o clone mude o seu contexto para led_process:
pid_led = fork();
if(pid_led == 0)
{
//Start led process
char *args[] = {"./led_process", NULL};
led_status = execvp(args[0], args);
printf("Error to start led process, status = %d\n", led_status);
abort();
}
button_interface.c
Aqui criamos variáveis para receber o handle do arquivo, um buffer para escrevermos o estado do botão, que servirá como base para a alteração do estado do LED, e uma para manter armazenar o estado atual do LED:
int fd;
char buffer[2] = {0};
int state = 0;
Definimos o caminho onde o arquivo será criado, e por fim criamos o arquivo FIFO com permissão de escrita e leitura para o usuário, grupo e outros:
char *fifo = "/tmp/fifo_ipc"; mkfifo(myfifo, 0666);
Inicializamos o botão com o descritor previamente configurado:
if(button->Init(object) == false)
return EXIT_FAILURE;
Nesse loop é aguardado o pressionamento do botão para que a alteração do estado seja efetivado e o loop interrompido:
wait_press(object, button); state ^= 0x01;
Nesse trecho, abrimos o arquivo da FIFO e adquirimos o handle do arquivo, formatamos o buffer com o valor presente na variável state e escrevemos na FIFO, e fechamos o handle:
fd = open(fifo, O_WRONLY); snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", state); write(fd, buffer, strlen(buffer)+1); close(fd);
led_interface.c
Aqui criamos variáveis para receber o handle da FIFO, um buffer que será usado para ler o valor contido na FIFO, uma variável para guardar o estado, uma string com o caminho da FIFO:
int fd; int state; char buffer[2]; char *fifo = "/tmp/fifo_ipc";
Inicializamos a interface LED com o descritor previamente configurado:
if (led->Init(object) == false)
return EXIT_FAILURE;
Garantimos que a FIFO foi criada:
mkfifo(myfifo, 0666);
Aqui a aplicação fica realizando pooling lendo o conteúdo do arquivo e aplicando em LED:
while (1)
{
fd = open(fifo,O_RDONLY);
read(fd, buffer, 2);
close(fd);
state = atoi(buffer);
led->Set(object, (uint8_t)state);
}
Compilando, Executando e Matando os processos
Para compilar e testar o projeto é necessário instalar a biblioteca de hardware necessária para resolver as dependências de configuração de GPIO da Raspberry Pi.
Compilando
Para facilitar a execução do exemplo, o exemplo proposto foi criado baseado em uma interface, onde é possível selecionar se usará o hardware da Raspberry Pi 3, ou se a interação com o exemplo vai ser através de input feito por FIFO e o output visualizado através de LOG.
Clonando o projeto
Pra obter uma cópia do projeto execute os comandos a seguir:
$ git clone https://github.com/NakedSolidSnake/Raspberry_IPC_FIFO $ cd Raspberry_IPC_FIFO $ mkdir build && cd build
Selecionando o modo
Para selecionar o modo devemos passar para o cmake uma variável de ambiente chamada de ARCH, e pode-se passar os seguintes valores, PC ou RASPBERRY, para o caso de PC o exemplo terá sua interface preenchida com os sources presentes na pasta src/platform/pc, que permite a interação com o exemplo através de FIFO e LOG, caso seja RASPBERRY usará os GPIO’s descritos no artigo.
Modo PC
$ cmake -DARCH=PC .. $ make
Modo RASPBERRY
$ cmake -DARCH=RASPBERRY .. $ make
Executando
Para executar a aplicação execute o processo launch_processes para lançar os processos button_process e led_process que foram determinados de acordo com o modo selecionado:
$ cd bin $ ./launch_processes
Uma vez executado podemos verificar se os processos estão rodando através do comando:
$ ps -ef | grep _process
O output
pi 5922 1 2 10:40 pts/1 00:00:00 ./button_process pi 5923 1 0 10:40 pts/1 00:00:00 ./led_process
Interagindo com o exemplo
Dependendo do modo de compilação selecionado a interação com o exemplo acontece de forma diferente.
MODO PC
Para o modo PC, precisamos abrir um terminal e monitorar os LOG’s:
$ sudo tail -f /var/log/syslog | grep LED
Dessa forma o terminal irá apresentar somente os LOG’s referente ao exemplo.
Para simular o botão, o processo em modo PC cria uma FIFO para permitir enviar comandos para a aplicação, dessa forma todas as vezes que for enviado o número 0 irá logar no terminal onde foi configurado para o monitoramento, segue o exemplo:
$ echo "0" > /tmp/input_fifo
Output do LOG quando enviado o comando algumas vezes:
Apr 4 05:56:03 cssouza-Latitude-5490 LED FIFO[27328]: LED Status: On Apr 4 05:56:05 cssouza-Latitude-5490 LED FIFO[27328]: LED Status: Off Apr 4 05:56:07 cssouza-Latitude-5490 LED FIFO[27328]: LED Status: On Apr 4 05:56:20 cssouza-Latitude-5490 LED FIFO[27328]: LED Status: Off Apr 4 05:56:21 cssouza-Latitude-5490 LED FIFO[27328]: LED Status: On Apr 4 05:56:22 cssouza-Latitude-5490 LED FIFO[27328]: LED Status: Off Apr 4 05:56:23 cssouza-Latitude-5490 LED FIFO[27328]: LED Status: On
MODO RASPBERRY
Para o modo RASPBERRY a cada vez que o botão for pressionado irá alternar o estado do LED.
Matando os processos
Para matar os processos criados execute o script kill_process.sh:
$ cd bin $ ./kill_process.sh
Conclusão
FIFO é um IPC um pouco mais versátil do que PIPE, permite que diversos processos se comuniquem entre si através desse recurso, porém pode se tornar um pouco mais complicado quando se necessita entregar as mensagens para um processo específico, necessitando a implementação de filtros por parte da aplicação que consome o conteúdo.
