STREAMS(流)是系统V提供的构造内核设备驱动程序和网络协议包的一种通用方法，对STREAMS进行讨论的目的是为了理解系统V的终端接口，I/O多路转接中poll(轮询)函数的使用，以及基于STREAMS的管道和命名管道的实现。
流在用户进程和设备驱动程序之间提供了一条全双工通路。流无需和实际硬件设备直接会话，流也可以用来构造伪设备驱动程序。
STREAMS模块是作为内核的一部分执行的，这类似于设备驱动程序。它在内核中也支持静态和动态挂入内核，或则从内核中卸载。
STREAMS设备都是字符特殊文件。
一、 STREAMS消息
STREAMS的所有输入输出都基于消息。流首和用户进程使用read,write,ioctl,getmsg,getpmsg,putmsg和putpmsg交换信息。在流首、各处理模块和设备驱动程序之间，消息可以顺流而下，也可以逆流而上。
在用户进程和流首之间，消息由下列几部分组成：消息类型，可选择的控制信息以及可选择的数据。控制信息和数据由strbuf结构指定。
struct strbuf int maxlen; /* size of buffer */ int len; /* number of bytes currently in buffer */ char *buf; /* pointer to buffer */ };当用putmsg或putpmsg发送消息时，len指定缓冲区中数据的字节数。当getmsg或getpmsg接收消息时，maxlen指定缓冲区长度（使内核不会溢出的缓冲区），而len则由内核设置为存放在缓冲区中的数据量。消息长度为0是允许的，len为-1说明没有控制信息和数据。 为什么需要传送控制信息和数据？
提供这两者使我们可以实现用户进程和服务之间的接口。
有约25中不同类型的消息，但是只有少数几种用于用户进程和流首之间，其余的只在内核中顺流、逆流传达。在我们所使用的函数read,write, getmsg,getpmsg,putmsg和putpmsg中，只涉及三中类型消息：
l M_DATA（I/O的用户数据）
l M_PROTO（协议控制信息）
l M_PCPROTO（高优先级协议控制信息）
流中的消息都有一个排队优先级：高优先级消息（最高优先级）、优先级波段消息、普通优先级消息（最低优先级）。普通消息是优先级波段为0的消息。优先级波段消息的波段可在1-255之间，波段愈高，优先级也愈高。高优先级消息的特殊性在于，在任何时刻，流首只有一个高优先级消息排队。在流首读队列已有一个高优先级消息时，另外的高优先级消息会被丢弃。
每个STREAMS模块都有两个输入队列：一个接收来自它上面模块的信息，这种消息从流首向驱动程序顺流传送；另一个接收来自它下面模块的消息，这种消息从驱动程序向流首逆流传送。在输入队列中的消息，按优先级从高到低排列。
二、putmsg和putpmsg函数
功能：用于将STREAMS信息（控制信息或数据，或两者）写至流中。这两个函数的区别是，后者允许对消息指定一个优先级波段。
#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);Both return: 0 if OK, 1 on error
这两个函数产生三种不同优先级的消息：普通、优先级波段和高优先级。
三、STREAMS ioctl操作
isastream函数：判断描述符是否引用一个流。
#include <stropts.h>
int isastream(int filedes);
Returns: 1 (true) if STREAMS device, 0 (false) otherwise
它通常是一个只对STREAMS设备才有效的ioctl函数进行测试的。
示例1：用ioctl实现isastream函数：测试描述符是否引用STREAM设备。
#include <stropts.h>#include <unistd.h> int isastream(int fd){ return(ioctl(fd, I_CANPUT, 0) != -1);}
示例2：测试isastream函数
#include <stropts.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.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) {
printf("%s: can't open/n", argv[i]);
continue;
}
if (isastream(fd) == 0)
printf("%s: not a stream/n", argv[i]);
else
printf("%s: streams device/n", argv[i]);
}
exit(0);
}
[root@localhost chapter_14]# ./isastream /dev/tty /dev/null
/dev/tty: not a stream
/dev/null: not a stream
如果ioctl的参数request是I_LIST，则系统返回已压入该流所有模块的名字，包括最顶端的驱动程序。其第三个参数应当是指向str_list结构的指针。
struct str_list { int sl_nmods; /* number of entries in array */ struct str_mlist *sl_modlist; /* ptr to first element of array */ };struct str_mlist { char l_name[FMNAMESZ+1]; /* null terminated module name */ };FMNAMESZ在头文件<sys/conf.h>中定义，其值常常是8。l_name的实际长度是FMNAMESZ+1，增加一个字节，是为了存放null终止符。
如果ioctl的第三个参数是0，则该函数返回值是模块数，而不是模块名。我们将先用这种ioctl确定模块数，然后再分配所要求的str_mlist结构数。
示例：列出流中的模块名
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stropts.h>
#include <stdlib.h>
//#include <sys/conf.h>
#define FMNAMESZ 8
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, i, nmods;
struct str_list list;
struct str_mlist m;
if (argc != 2)
{printf("usage: %s <pathname>/n", argv[0]);
exit(1);}
if ((fd = open(argv[1], O_RDONLY)) < 0)
{ printf("can't open %s/n", argv[1]);
exit(2);
}
if (isastream(fd) == 0)
{ printf("%s is not a stream/n", argv[1]);
exit(3);
}
/*
* Fetch number of modules.
*/
if ((nmods = ioctl(fd, I_LIST, (void *) 0)) < 0)
{printf("I_LIST error for nmods/n");
exit(4);
}
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)
{printf("calloc error/n");
exit(5);
}
list.sl_nmods = nmods;
/*
* Fetch the module names.
*/
if (ioctl(fd, I_LIST, &list) < 0)
{ printf("I_LIST error for list/n");
exit(6);
}
/*
* Print the names.
*/
for (i = 1; i <= nmods; i++)
printf(" %s: %s/n", (i == nmods) ? "driver" : "module",
list.sl_modlist++->l_name);
exit(0);
}
$ ./a.out /dev/console #modules = 5 module: redirmod module: ttcompat module: ldterm module: ptem driver: pts在我的CentOS上测试，console不是流设备而终止，后续测试，发现应该是本身系统就不支持STREAM。
四、写(write)至STREAMS设备
考虑两种情况：
1.如果写的数据超过最大值，则流首将这一个数据按最大长度分解成若干数据包。最后一个数据包的长度可能不到最大值。
2.如果像流写0个字节，除非流引用管道和FIFO，否则就顺流发送0长度消息。
五、写模式
可以用两个ioctl命令取得和设置一个流的写模式。如果将request设置为I_GWROPT，第三个参数设置为指向整型变量的指针，则该流的当前写模式在该整型量中返回。如果将request设置为I_SWROPT，第三个参数是一个整型值，则其值成为该流的新的写模式。
目前，流的写模式只定义了两个：
SNDZERO对管道和FIFO的0长度write会造成流传送一个0长度消息。系统默认，0长度写不发送消息。
SNDPIPE 在流上已出错后，若调用write或putmsg，则向调用进程发送SIGPIPE信号。
六、读模式
1.用于流读的两个函数getmsg和getpmsg
#include <stropts.h>
int getmsg(int filedes, struct strbuf *restrictctlptr,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);
Both return: non-negative value if OK, 1 on error
2.读模式
如果将request设置为I_GRDOPT，第三个参数设置为指向整型变量的指针，则该流的当前读模式在该整型量中返回。如果将request设置为I_SRDOPT，第三个参数是一个整型值，则其值成为该流的新的读模式。
读模式可由下面三个常量指定：
RNORM普通，字节流模式。
RMSGN消息不丢弃模式。
RMSGD消息丢弃模式。
读模式中还可指定另外三个常量，以便设置在读到流中包含协议控制信息的消息时read的处理方法。
RPROTNORM协议-普通模式。read出错返回，errno设置为EBADMSG。这是默认模式。
RPROTDAT协议-数据模式。read将控制部分作为数据返回给调用者。
RPROTDIS协议-丢弃模式。read丢弃消息中的控制信息，但返回消息中的数据。
任何时刻，只能设置一种消息读模式以及一种协议读模式。默认模式是(RNORM|RPROTNORM).
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stropts.h>
#include <stdlib.h>
#define BUFFSIZE 4096
int
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)
printf("getmsg error/n");
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)
printf("write error/n");
}
}