写入未满的管道会阻塞 C 中的进程

Question

我在处理涉及实施管理进程间通信的程序的作业时遇到问题。

简化上下文： 有一个管道，我们称之为 A，和 16 个进程，编号从 0 到 15。

在管道 A 中，已经有 2*512 = 1024 字节的消息。 进程 0 需要读取这 1024 字节的消息然后退出，而进程 1 到 15（含）则应该向管道 A 写入 512 字节的零。 由于某种原因，最后一个写入管道 A 的进程挂起写入操作。进程执行任务的顺序是任意的。

在我的系统中，管道容量为65536，确认使用：

int fd[2];
pipe(fd);
void* message = malloc(512);
for (int i = 0; i < 128; i++) {
    write(fd[1], message, 512);
}
free(message);

int nbytes = 0;
if (ioctl(fd[1], FIONREAD, &nbytes) >= 0) {
    printf("There are %d bytes in the pipe\n", nbytes);
}

输出：管道中有 65536 个字节。

在每次写入管道 A 之前，我都会打印其中已有多少字节。我知道理论上每个进程都可以打印管道大小为零，然后写入管道，但即使每个后续打印的管道大小都大于前一个，问题仍然存在。

这是1到15每个进程执行的代码：

int pipe_size = 0;
if (ioctl(PIPE_A_DESCRIPTOR, FIONREAD, &pipe_size) >= 0) {
    printf("check_1, process %d, there are %d bytes in the pipe %d\n", get_process_num(), pipe_size);
}
write(PIPE_A_DESCRIPTOR, message, 512);
printf("check_2, process %d\n", get_process_num());
fflush(stdout);

进程 0 使用

读取数据

for (int i = 0; i < 2; i++) {
    read(PIPE_A_DESCRIPTOR, buffer, 512);
}

部分输出：

check_1, process 1, there are 3584 bytes in the pipe
check_2, process 1
check_1, process 3, there are 4096 bytes in the pipe
check_2, process 3
check_1, process 7, there are 4608 bytes in the pipe
check_2, process 7
check_1, process 8, there are 5120 bytes in the pipe
check_2, process 8
check_1, process 14, there are 5632 bytes in the pipe
check_2, process 14
check_1, process 10, there are 6144 bytes in the pipe
check_2, process 10
check_1, process 15, there are 6656 bytes in the pipe
check_2, process 15
check_1, process 12, there are 7168 bytes in the pipe
check_1, process 13, there are 7168 bytes in the pipe
check_2, process 12
check_2, process 13
check_1, process 11, there are 8192 bytes in the pipe
0 read first 512 bytes
0 read second 512 bytes

如图所示，最后一个“check_2”丢失，进程卡在写操作上。

在整个程序中，我最多向管道 A 写入 18 条长度为 512 的消息，因此即使没有读取任何消息，管道也不应该已满。 即使由于某种原因 8192 是最大管道大小，进程 0 也应该从管道 A 读取 1024 字节，并且休眠进程应该被唤醒。

这个问题背后的原因可能是什么？除了满水的情况外，还有其他情况会导致管道堵塞吗？ 我不提供完整的代码。首先，因为这是一个作业，其次，它的长度将超过 300 行。

非常感谢。

Answer 1

我不提供完整的代码。首先，因为这是一个作业，其次，它的长度将超过 300 行。

这很不幸，因为 300 行完全在限制之内。而且，可能导致程序出错的大部分原因都在您没有显示的代码中。

特别是

fork

相对于

pipe

的位置。还有各种

close

电话。

我必须推测一下你的代码在做什么。而且，我必须做最坏的打算。

所以，这只能是部分解决方案......

1. 您没有检查

   write

   的返回值。管道可以返回“短”读取或写入。 （例如）您可以写入 128 个字节，但

   write

   返回 64。对于

   read

   也是如此。
2. 你正在做

   ioctl(fd[1], FIONREAD, &nbytes)

   。我不太确定，但我认为这是无效的，因为

   fd[1]

   用于写作。
3. 我会在接收器中的

   fd[0]

   上执行此操作。
4. 在作者中，你没有关闭

   fd[0]

   之前循环。
5. 在作者中，你没有关闭

   fd[1]

   after循环。
6. 在阅读器中，您没有关闭

   fd[1]

   之前循环。