【武漢華嵌】Linux進(jìn)程間通信之消息隊(duì)列

crcrwxy

作者：武漢華嵌技術(shù)部

在linux下有兩種消息隊(duì)列，一種是POSIX的消息隊(duì)列，另外一種是System V消息隊(duì)列。在這里只講System V隊(duì)列的使用。System V消息隊(duì)列使用消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)，在某個(gè)進(jìn)程往一個(gè)隊(duì)列中寫入一個(gè)消息之前，不求另外某個(gè)進(jìn)程正在等待該隊(duì)列上一個(gè)消息的到達(dá)。
對(duì)于系統(tǒng)中每個(gè)消息隊(duì)列，內(nèi)核維護(hù)一個(gè)定義在頭文件中的信息結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)如下：
struct msqid_ds{
struct ipc_perm     msg_perm;   /* read_write perms: Section 3.3 */
struct msg         *msg_first;   /* ptr to first message on queue */
struct msg         *msg_last;   /* ptr to last message on queue */
msglen_t          msg_cbytes;  /* current # bytes on queue */
…
…
}

消息隊(duì)列由內(nèi)核進(jìn)行維護(hù)，我們可以將內(nèi)核中某個(gè)選定的消息隊(duì)列畫為一個(gè)消息鏈表，如下圖所示：
file:///C:/DOCUME~1/jack/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.png
以下都是操作消息隊(duì)列的API函數(shù)，在這里將對(duì)其一一講解。

• 創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列。

#include
int msgget(key_t key, into flag);
該函數(shù)在執(zhí)行正常返回時(shí)，返回的是一個(gè)整數(shù)標(biāo)識(shí)符，其他三個(gè)函數(shù)就用它來指代該隊(duì)列。該標(biāo)識(shí)符是基于指定的key產(chǎn)生的，而key即可以是ftok的返回值，也可以是常值IPC_PRIVATE。
oflag可以是讀寫權(quán)限的值的組合，它還可以與IPC_CREAT或IPC_CREAT|IPC_EXCL按位或。
當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)新消息隊(duì)列時(shí)，msqid_ds結(jié)構(gòu)的一些成員被初始化。

• 往一個(gè)打開的消息隊(duì)列上放置一個(gè)消息。

#include
int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t length, int flag);
該函數(shù)的第一參數(shù)msqid是由msgget的返回值提供。Ptr是一個(gè)結(jié)構(gòu)指針，該結(jié)構(gòu)可以如下定義：
struct my_msg{
long types;
char text[MAX_LENGTH];
}
該結(jié)構(gòu)中的types是這個(gè)消息的類型，text這個(gè)數(shù)組就是發(fā)送的消息的正文部份。msgsnd的length參數(shù)以字節(jié)為單位指定待發(fā)送消息的長度。如果待發(fā)送消息的結(jié)構(gòu)如上定義，則length的取值是sizeof(struct my_msg) – sizeof(long)。第四個(gè)參數(shù)flag即可以是0，也可以是IPC_NOWAIT。當(dāng)flag是0時(shí)，使得msgsnd調(diào)用阻塞，如果是IPC_NOWAIT，使得msgsnd調(diào)用非阻塞。

• 使用msgrcv函數(shù)從某個(gè)消息隊(duì)列中讀出一個(gè)消息。

#include
ssize_t smgrcv(int msqid, void *ptr, size_t length, long type, int flag);
其中ptr參數(shù)指定所接收消息的存放位置，和msgsnd一個(gè)，該指針指向緊挨在真正的消息數(shù)據(jù)之前返回的長整數(shù)類型字段。Length指定了由ptr指向的緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)部分的大小，這是該函數(shù)能返回的最大數(shù)據(jù)量，該長度不包含消息類型占的字節(jié)數(shù)。type指定希望從消息隊(duì)列中讀出什么類型的消息，type以下的幾種取值有不同的效果，如下：
⑴、type為0時(shí)，則返回隊(duì)列中的第一個(gè)消息，也就是最早的那個(gè)消息。
⑵、type為大于0時(shí)，則返回其類型值為type的第一個(gè)消息。
⑶、type為小于0時(shí)，則返回其類型值小于或等于type參數(shù)的絕對(duì)值的消息中類型最小的第一個(gè)消息。flag的可能取值同msgsnd一樣，代表著同樣的意思。只不過msgrcv多了一個(gè)選擇，那就是MSG_NOERROR，如果設(shè)置了該位，當(dāng)所接收消息的真正數(shù)據(jù)部分大于length參數(shù)時(shí)，msgrcv只截短數(shù)據(jù)部分，面不返回錯(cuò)誤。該函數(shù)成功返回時(shí)，msgrcv返回的是所接收消息中數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。它不包括消息類型所占有字節(jié)數(shù)。

• 使用msgctl對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)行控制。

#include
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buff);
該函數(shù)提供了三個(gè)控制命令，分別如下：
IPC_RMID     從系統(tǒng)中刪除由msqid指定的消息隊(duì)列，對(duì)于該命令，msgctl第三個(gè)參
數(shù)被忽略。
IPC_SET       給所指定的消息隊(duì)列設(shè)置其msqid_ds結(jié)構(gòu)的幾個(gè)成員。
IPC_STAT      給調(diào)用者返回與所指定消息隊(duì)列對(duì)應(yīng)的當(dāng)前msqid_ds結(jié)構(gòu)。



總結(jié)：

• 消息隊(duì)列是由內(nèi)核維護(hù)的，也就是說消息隊(duì)列是隨內(nèi)核持續(xù)性的。在進(jìn)程結(jié)束的時(shí)候，消息隊(duì)列并消失，只有在顯示的刪除消息隊(duì)列或者在內(nèi)核自檢的時(shí)候，消息隊(duì)列才會(huì)刪除。

以下是使用消息隊(duì)列例子：

• 發(fā)送進(jìn)程：

#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define MAX_MSG_LENGTH 1024
//自己定義的消息格式
typedef struct msgbuf
{
long types;
char texts[MAX_MSG_LENGTH];
}SYS_MSG;

int main()
{
int msgid;
key_t key;
int retval;
SYS_MSG mybuf;

if((key = ftok("/", 4)) < 0)
{
           perror("ftok");
}

if((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) < 0)
{
           perror("msgget");
}

mybuf.types = 1;
strcpy(mybuf.texts, "hello world");
if((msgsnd(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, 0)))  //發(fā)送消息類型為1的消息。
{
           perror("msgsnd");
}

mybuf.types = 2;
strcpy(mybuf.texts, "how are you");
if((msgsnd(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, 0)))  //發(fā)送消息類型為2的消息。
{
           perror("msgsnd");
}

mybuf.types = 3;
strcpy(mybuf.texts, "i'm fine");
if((msgsnd(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, 0)))  //發(fā)送消息類型為3的消息。
{
           perror("msgsnd");
}

return 0;
}

• 接收進(jìn)程：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define MAX_MSG_LENGTH 5
typedef struct msgbuf
{
long types;
char texts[MAX_MSG_LENGTH];
}SYS_MSG;

int main()
{
int msgid;
key_t key;
int retval;
SYS_MSG mybuf;

if((key = ftok("/", 4)) < 0)
{
           perror("ftok");
}

if((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) < 0)
{
           perror("msgget");
}

while(1)
{
           //輸入想接收的消息類型
           scanf("%ld", &mybuf.types);
           memset(mybuf.texts, 0, MAX_MSG_LENGTH);

           if(0 == mybuf.types)
           {
                    break;
           }

           //接收消息類型為上面輸入的消息類型
           if(( msgrcv(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, mybuf.types, MSG_NOERROR)) < 0)
           {
                    perror("msgrcv");
           }

           printf("msgrcv : %s\n", mybuf.texts);
}

if(( msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL)) < 0)   //從內(nèi)核中刪除消息隊(duì)列
{
           perror("msgctl");
}

return 0;
}

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