http://en.wikipedia.org/wiki/STREAMS
STREAMS（流）是系統V提供的構造內核設備驅動程序和網絡協議包的一種通用方法，對STREAMS進行討論的目的是為了理解系統V的終端接口、I/O多路轉接中poll（輪詢）函數的使用 以及基于STREAMS的管道和命名管道的實現。
請注意不要將這里說明的STREAMS（流）與標準I/O庫（http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3505254.html）中使用的流（stream）相混淆。流機制是由Dennis Ritchie開發的，其目的是用通用、靈活的方法改寫傳統的字符I/O系統（c-list）并與網絡協議相適應，后來稍加增強，名稱改用大寫字母，成為STREAMS機制，被加入到SVR3。在linux中，STREAMS子系統是可用的，但是用戶必須自行將該子系統安裝到系統中，通常它默認為不包括在系統中。
流在用戶進程和設備驅動程序之間提供了一條全雙工通路。流無需和實際硬件設備直接會話，流也可以用來構造偽設備驅動程序。圖14-5示出了包含一個處理模塊的流。各方框之間用兩根帶箭頭的線連接，以突出流的全雙工特征，并強調兩個方向的處理是相互獨立進行的。
圖14-4 一個簡單的流 圖14-5 具有處理模塊的流
任意數量的處理模塊可以壓入流。我們使用術語壓入，是因為每一新模塊總是插入到流首之下，而將以前的模塊下壓。（這類似于后進先出的棧。）圖14-5標出來流的兩側，分別稱為順流（downstream）和逆流（upstream）。寫到流首的數據將順流而下傳送，由設備驅動程序讀到的數據則逆流而上傳送。
STREAMS模塊是作為內核的一部分執行的，這類似于設備驅動程序。當構造內核時，STREAMS模塊聯編進入內核。如果系統支持動態可裝入的內核模塊（Linux和Solaris是這樣做的），則我們可以試圖將沒有聯編進內核的STREAMS模塊壓入一個流；但不保證STREAMS模塊和驅動程序的任意組合將能正常工作。
用文件I/O中說明的函數訪問流，它們是：open、close、read、write和ioctl。另外，在SVR3內核中增加了3個支持流的新函數（getmsg、putmsg和poll），在SVR4中又加了兩個處理流內不同優先級波段消息的函數（getpmsg和putpmsg）。
打開（open）流時使用的路徑名參數通常在/dev目錄之下。僅僅用ls -l查看設備名，不能判斷該設備是不是STREAMS設備。所有STREAMS設備都是字符特殊文件。
雖然某些有關STREAMS的文獻暗示我們可以編寫處理模塊，并且不加細究地就可將它們壓入流中，但是編寫這些模塊如果編寫設備驅動程序一樣，需要專門的技術。通常只有特殊的應用程序或函數才壓入和彈出STREAMS模塊。
1、STREAMS消息
STREAMS的所有輸入和輸出都基于消息。流首和用戶進程使用read、write、ioctl、getmsg、getpmsg、putmsg和putpmsg交換消息。在流首、各處理模塊和設備驅動程序之間，消息可以順流而下，也可以逆流而上。
在用戶進程和流首之間，消息由下列幾部分組成：消息類型、可選擇的控制信息以及可選擇的數據。表14-4列出了對應于write、putmsg和putpmsg的不同參數所產生的不同消息類型?？刂菩畔⒑蛿祿蓅trbuf結構指定：
struct strbuf{ int maxlen; /* size of buffer */ int len; /* number of bytes currently in buffer */ char *buf; /* pointer to buffer */};
注：n/a或N/A是英語“不適用”（Not applicable）等類似單詞的縮寫，?？稍诟鞣N表格中看到。N/A比較多用在填寫表格的時候，表示“本欄目（對我）不適用”。在沒有東西可填寫，但空格也不允許此項留白的時候，可以寫N/A。在英語國家，也會用n/a或者n.a.來表達，都是同一個意思。
當用putmsg或putpmsg發送消息時，len指定緩沖區中數據的字節數。當用getmsg或getpmsg接收消息時，maxlen指定緩沖區長度（使內核不會溢出緩沖區），而len則由內核設置為存放在緩沖區中的數據量。消息長度為0是允許的，len為-1說明沒有控制信息或數據。
為什么需要傳送控制信息和數據兩者呢？提供這兩者使我們可以實現用戶進程和流之間的服務接口?？赡茏顬槿肆私獾姆战涌谑窍到yV的傳輸層接口（Transport Layer Interface，TLI），它提供了網絡系統接口。
控制信息的另一個例子是發送一個無連接的網絡消息（數據報）。為了發送該消息，需要說明消息的內容（數據）和該消息的目的地址（控制消息）。如果不能將數據和控制一起發送，那么就要某種專門設計的方案。例如，可以用ioctl說明地址，然后用write發送數據。另一種技術可能要求地址占用數據的前N個字節，而數據是write寫的。將控制信息與數據分開，并且提供處理兩者的函數（putmsg和getmsg）是處理這種問題的比較清晰的方法。
有約25種不同類型的消息，但是只有少數幾種用于用戶進程和流首之間，其余的只在內核中順流、逆流傳送。（對于編寫流處理模塊的人員而言，這些消息是非常有用的，但是對編寫用戶級代碼的人員而言，它們可以忽略。）在我們所使用的函數（read、write、getmsg、getpmsg、putmsg和putpmsg）中，只涉及三種消息類型，它們是：
流中的消息都有一個排隊優先級：
普通消息是優先級波段為0的消息。優先級波段消息的波段可在1-255之間，波段愈高，優先級也愈高。高優先級消息的特殊性在于，在任何時候流首只有一個高優先級消息排隊。在流首讀隊列已有一個高優先級消息時，另外的高優先級消息會被丟棄。
每個STREAMS模塊有兩個輸入隊列。一個接收來自它上面模塊的消息，這種消息從流首向驅動程序順序傳送。另一個接收來自它下面模塊的消息，這種消息從驅動程序向流首逆流傳送。在輸入隊列中的消息按優先級從高到低排列。
2、putmsg和putpmsg函數
putmsg和putpmsg函數用于將STREAMS消息（控制信息或數據，或兩者）寫至流中。這兩個函數的區別是后者允許對消息指定一個優先級波段。
#include <stropts.h>int putmsg(int filedes, const struct strbuf *ctlptr, const struct strbuf *dataptr, int flag);int putpmsg(int filedes, const struct strbuf *ctlptr, const struct strbuf *dataptr, int band, int flag);兩個函數返回值：若成功則返回0，若出錯則返回-1
對流也可以使用write函數，它等效于不帶任何控制信息、flag為0的putmsg。
這兩個函數可以產生三種不同優先級的消息：普通、優先級波段和高優先級。表14-4詳細列出了這兩個函數中幾個參數的各種可能組合，以及所產生的不同類型的消息。
在表14-4中，N/A表示不適用。消息控制列中的“否”對應于空ctlptr參數，或ctlptr->len為-1。該列中的“是”對應于ctlptr非空，以及ctlptr->len大于等于0。這些說明同樣適用于消息的數據部分（用dataptr代替ctlptr）。
3、STREAMS ioctl操作
http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3500358.html中曾提到過ioctl函數，它能做其他I/O函數不處理的事情。STREAMS系統繼承了這種傳統。
在Linux和Solaris中，使用ioctl可對流執行將近40種不同的操作。頭文件<stropts.h>應包括在使用這些操作的C代碼中。ioctl的第二個參數request說明執行哪一個操作。對流執行操作的所有request都以 I_ 開始。第三個參數的作用與request有關，有時它是一個整型值，有時它是一個指向一個整型或一個數據結構的指針。
實例：isastream函數
有時需要判斷一個描述符是否引用一個流。這與調用isatty函數來判斷一個描述符是否引用一個終端設備相類似（見終端I/O之終端標識）。Linux和Solaris為此提供了isastream函數。
#include <stropts.h>int isastream(int filedes);返回值：若為STREAMS設備則返回1，否則返回0
與isatty類似，它通常是用一個只對STREAMS設備才有效的ioctl函數來進行測試的。程序清單14-7是該函數的一種可能的實現。它使用I_CANPUT ioctl來測試由第三個參數說明的優先級波段（本實例中為0）是否可寫。如果該ioctl執行成功，則它對所涉及的流并未作任何改變。
程序清單14-7 檢查描述符是否引用STREAMS設備
#include <stropts.h>#include <unistd.h>intisastream(int fd){ return(ioctl(fd, I_CANPUT, 0) != -1);}程序清單14-8可用于測試此函數。
程序清單14-8 測試isastream函數
#include "apue.h"#include <fcntl.h>int main(int argc, char *argv[]){ int i, fd; for(i=1; i<argc; i++) { if((fd = open(argv[i], O_RDONLY)) < 0) { err_ret("%s: can't open", argv[i]); continue; } if(isastream(fd) == 0) err_ret("%s: not a stream", argv[i]); else err_msg("%s: streams device", argv[i]); } exit(0);}實例
如果ioctl的參數request是I_LIST，則系統返回已壓入該流所有模塊的名字，包括最頂端的驅動程序（指明最頂端的原因是，在多路轉接驅動程序的情況下，有多個驅動程序）。其第三個參數應當是指向str_list結構的指針。
struct str_list{ int sl_nmods; /* number of entries in array */ struct str_mlist *sl_modlist; /* ptr to first element of array */};應將sl_modlist設置為指向str_mlist結構數組的第一個元素，將sl_nmods設置為該數組中的項數：
struct str_mlist{ char l_name[FMNAMESZ+1]; /* null-terminated module name */};常量FMNAMESZ在頭文件<sys/conf.h>中定義，其值常常是8。l_name的實際長度是FMNAMESZ+1，增加1個字節是為了存放null終止符。
如果ioctl的第三個參數是0，則該函數返回值是模塊數，而不是模塊名。我們將先用這種ioctl調用確定模塊數，然后再分配所要求的str_mlist結構數。
程序清單14-9例示了I_LIST操作。由ioctl返回的名字列表并不對模塊和驅動程序進行區分，但是考慮到該列表的最后一項是處于流底的驅動程序，所以在打印時將其表明為驅動程序。
程序清單14-9 列表流中的模塊名
#include "apue.h"#include <fcntl.h>#include <stropts.h>intmain(int argc, char *argv[]){ int fd, i, nmods; struct str_list list; if(argc != 2) err_quit("usage: %s <pathname>", argv[0]); if((fd = open(argv[1], O_RDONLY)) < 0) err_sys("can't open %s", argv[1]); if(isastream(fd) == 0) err_quit("%s is not a stream", argv[1]); /* * Fetch number of modules. */ if((nmods = ioctl(fd, I_LIST, (void *) 0)) < 0) err_sys("I_LIST error for nmods"); printf("#modules = %d/n", nmods); /* * Allocate storage for all the module names. */ list.sl_modlist = calloc(nmods, sizeof(struct str_mlist)); if(list.sl_modlist == NULL) err_sys("calloc error"); list.sl_nmods = nmods; /* * Fetch the module names. */ if(ioctl(fd, I_LIST, &list) < 0) err_sys("I_LIST error for list"); /* * Print the names. */ for(i=1; i<=nmods; i++) printf(" %s: %s/n", (i == nmods) ? "driver" : "module", list.sl_modlist++->l_name); exit(0);}4、寫（write）至STREAMS設備
在表14-4中可以看到寫至STREAMS設備產生一個M_DATA消息。一般情況確實如此，但是也還有一些細節需要考慮。首先，流中最頂部的一個處理模塊規定了可順流傳送的最小、最大數據報長度（無法查詢該模塊中規定的這些值）。如果寫的數據長度超過最大值，則流首將這一數據按最大長度分解成若干數據包。最后一個數據包的長度可能不到最大值。
接著要考慮的是：如果向流寫0個字節，又將如何呢？除非流引用管道或FIFO，否則就順流發送0長度消息。對于管道和FIFO，為與以前版本兼容，系統的默認處理方式是忽略0長度write。可以用ioctl設置管道和FIFO流的寫模式，從而更改這種默認處理方式。
5、寫模式
可以用兩個ioctl命令取得和設置一個流的寫模式。如果將request設置為I_GWROPT，第三個參數設置為指向一個整型變量的指針，則該流的當前寫模式在該整型量中返回。如果將request設置為I_SWROPT，第三個參數是一個整型值，則其值成為該流新的寫模式。如同處理文件描述符標志和文件狀態標志（見http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3500350.html）一樣，總是應當先取當前寫模式值，然后修改它，而不只是將寫模式設置為某個絕對值（很可能會關閉某些原來打開的位）。
目前，只定義了兩個寫模式值。
SNDZERO 對管道和FIFO的0長度write會造成順流傳送一個0長度消息。按系統默認，0長度寫不發送消息。
SNDPIPE 在流上已出錯后，若調用write或putmsg，則向調用進程發送SIGPIPE信號。
流也有讀模式，我們先說明getmsg和getpmsg函數，然后再說明讀模式。
6、getmsg和getpmsg函數
使用read、getmsg或getpmsg函數從流首讀STREAMS消息。
#incldue <stropts.h>int getmsg(int filedes, struct strbuf *restrict ctlptr, struct strbuf *restrict dataptr, int *restrict flagptr);int getpmsg(int filedes, struct strbuf *restrict ctlptr, struct strbuf *restrict dataptr, int *restrict bandptr, int *restrict flagptr);兩個函數返回值：若成功則返回非負值，若出錯則返回-1
注意，flagptr和bandptr是指向整型的指針。在調用之前，這兩個指針所指向的整型單元中應設置成所希望的消息類型；在返回時，此整型量設置為所讀到的消息的類型。
如果flagptr指向的整型單元的值是0，則getmsg返回流首讀隊列中的下一個消息。如果下一個消息是高優先級消息，則在返回時，flagptr所指向的整型單元設置為RS_HIPRI。如果希望只接收高優先級消息，則在調用getmsg之前必須將flagptr所指向的整型單元設置為RS_HIPRI。
getpmsg使用一個不同的常量集。為了只接收高優先級消息，我們可以將flagptr指向的整型單元設置為MSG_HIPRI。為了只接收某個優先級波段或以上波段（包括高優先級消息）的消息，我們可將該整型單元設置為MSG_BAND，然后將bandptr指向的整型單元設置為該波段的非0優先級值。如果只希望接收第1個可用消息，則可將flagptr指向的整型單元設置為MSG_ANY；在返回時，該整型值將改寫為MSG_HIPRI或MSG_BAND，這取決于接收到的消息的類型。如果取到的消息并非高優先級消息，那么bandptr指向的整型將包括消息的優先級波段值。
如果ctlptr是null，或ctlptr->maxlen是-1，那么消息的控制部分仍保留在流首讀隊列中，我們將不處理它。類似地，如果dataptr是null，或者dataptr->maxlen是-1，那么消息的數據部分仍保留在流首讀隊列中，我們也不處理它。否則，將按照緩沖區的容量取到消息中盡可能多的控制和數據部分，余下部分仍留在隊首，等待下次取用。
如果getmsg和getpmsg調用取到一消息，那么返回值是0。如果消息控制部分中有一些余留在流首讀隊列中，那么返回常量MORECTL。類似地，如果消息數據中有一些余留在流首讀隊列中，那么返回常量MOREDATA。如果控制和數據都有一些余留在流首讀隊列中，那么返回常量值是（MORECTL|MOREDATA）。
7、讀模式
如果讀（read）STREAMS設備會發生什么呢？有兩個潛在的問題：
（1）如果讀到流中消息的記錄邊界將會怎樣？
（2）如果調用read，而流中下一個消息有控制信息又將如何？
對第一種情況的默認處理模式稱為字節流模式。read從流中取數據直至滿足了所要求的字節數，或者已經不再有數據。在這種模式中，忽略流中消息的邊界。對第二種情況的默認處理是，如果在隊列的前端有控制消息，則read出錯返回?？梢愿淖冞@兩種默認處理模式。
調用ioctl時，若將request設置為I_GRDOPT，第三個參數又是指向一個整型單元的指針，則對該流的當前讀模式在該整型單元中返回。如果將request設置為I_SRDOPT，第三個參數是整型值，則將該流的讀模式設置為該值。讀模式值可由下列三個常量指定：
RNORM 普通，字節流模式，如上所述這是默認模式。
RMSGN 消息不丟棄模式。read從流中去數據直至讀到所要求的字節數，或達到消息邊界。如果某次read只用了消息的一部分，則其余下部分仍留在流中，供下次讀。
RMSGD 消息丟棄模式。這與不丟棄模式的區別是，如果某次讀只用了消息的一部分，則余下部分就被丟棄，不再使用。
在讀模式中還可指定另外三個常量，以便設置在讀到流中包含協議控制信息的消息時read的處理方法：
RPROTNORM 協議-普通模式。read出錯返回，errno設置為EBADMSG。這是默認模式。
RPROTDAT 協議-數據模式。read將控制部分作為數據返回給調用者。
RPROTDIS 協議-丟棄模式。read丟棄消息中的控制信息，但是返回消息中的數據。
任一時刻，只能設置一種消息讀模式以及一種協議讀模式。默認讀模式是（RNORM|RPROTNORM）。
實例
程序清單14-10是在程序清單3-3（http://www.CUOXin.com/nufangrensheng/p/3498248.html）的基礎上改寫的，它用getmsg代替了read。
程序清單14-10 用getmsg將標準輸入復制到標準輸出
#include "apue.h"#include <stropts.h>#define BUFFSIZE 4096int main(void){ int n, flag; char ctlbuf[BUFFSIZE], datbuf[BUFFSIZE]; struct strbuf ctl, dat; ctl.buf = ctlbuf; ctl.maxlen = BUFFSIZE; dat.buf = datbuf; dat.maxlen = BUFFSIZE; for( ; ; ) { flag = 0; /* return any message */ if ((n = getmsg(STDIN_FILENO, &ctl, &dat, &flag)) < 0) err_sys("getmsg error"); fprintf(stderr, "flag = %d, ctl.len = %d, dat.len = %d/n", flag, ctl.len, dat.len); if (dat.len == 0) exit(0); else if (dat.len > 0) if (write(STDOUT_FILENO, dat.buf, dat.len) != dat.len) err_sys("write error"); }}本篇博文內容摘自《UNIX環境高級編程》（第二版），僅作個人學習記錄所用。關于本書可參考：http://www.apuebook.com/。
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