詳解進(jìn)程間通信之深入消息隊(duì)列的特點(diǎn)

2020-02-24 14:28:13

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供稿：網(wǎng)友

消息隊(duì)列是消息的鏈接列表，包括POSIX消息隊(duì)列SystemV消息隊(duì)列，具有足夠權(quán)限的進(jìn)程可以向隊(duì)列中添加消息，具有讀取權(quán)限的進(jìn)程可以從隊(duì)列中讀取消息，下文是詳解進(jìn)程間通信之深入消息隊(duì)列的特點(diǎn)，武林技術(shù)頻道小編帶你細(xì)細(xì)品味。

詳解進(jìn)程間通信之深入消息隊(duì)列的特點(diǎn)

一、消息隊(duì)列的特點(diǎn)

? ??1.消息隊(duì)列是消息的鏈表,具有特定的格式,存放在內(nèi)存中并由消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí).
? ??2.消息隊(duì)列允許一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程向它寫(xiě)入與讀取消息.
? ??3.管道和命名管道都是通信數(shù)據(jù)都是先進(jìn)先出的原則。
? ??4.消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)消息的隨機(jī)查詢,消息不一定要以先進(jìn)先出的次序讀取,也可以按消息的類(lèi)型讀取.比FIFO更有優(yōu)勢(shì)。

? ??目前主要有兩種類(lèi)型的消息隊(duì)列：POSIX消息隊(duì)列以及系統(tǒng)V消息隊(duì)列，系統(tǒng)V消息隊(duì)列目前被大量使用。系統(tǒng)V消息隊(duì)列是隨內(nèi)核持續(xù)的，只有在內(nèi)核重起或者人工刪除時(shí)，該消息隊(duì)列才會(huì)被刪除。

二、相關(guān)函數(shù)

1. 獲得key值

? ? key_t ftok(char *pathname, int projid)

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
參數(shù):
? ? pathname：文件名（含路徑）,通常設(shè)置為當(dāng)前目錄“.” 比如projid為'a',則為"./a"文件
? ? projid：項(xiàng)目ID，必須為非0整數(shù)（0-255）.

2. 創(chuàng)建消息隊(duì)列
? ? int msgget(key_t key, int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能：
? ? 用于創(chuàng)建一個(gè)新的或打開(kāi)一個(gè)已經(jīng)存在的消息隊(duì)列，此消息隊(duì)列與key相對(duì)應(yīng)。
參數(shù)：
? ??key：函數(shù)ftok的返回值或IPC_PRIVATE。
? ??msgflag：
? ??? ??IPC_CREAT:創(chuàng)建新的消息隊(duì)列。
? ??? ??IPC_EXCL:與IPC_CREAT一同使用，表示如果要?jiǎng)?chuàng)建的消息隊(duì)列已經(jīng)存在，則返回錯(cuò)誤。
? ??? ??IPC_NOWAIT:讀寫(xiě)消息隊(duì)列要求無(wú)法滿足時(shí)，不阻塞。
返回值：
? ??調(diào)用成功返回隊(duì)列標(biāo)識(shí)符,否則返回-1.

在以下兩種情況下，將創(chuàng)建一個(gè)新的消息隊(duì)列：
? ??1、如果沒(méi)有與鍵值key相對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列，并且msgflag中包含了IPC_CREAT標(biāo)志位。
? ??2、key參數(shù)為IPC_PRIVATE。

3. 消息隊(duì)列屬性控制
? ? int msgctl(int msqid,? int cmd,? struct msqid_ds *buf)
功能:
?對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)行各種控制操作,操作的動(dòng)作由cmd控制。
參數(shù):
? ??msqid:消息隊(duì)列ID，消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符，該值為msgget創(chuàng)建消息隊(duì)列的返回值。
? ??cmd:
? ??? ??IPC_STAT:將msqid相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各個(gè)元素的當(dāng)前值存入到由buf指向的結(jié)構(gòu)中.
? ??? ??IPC_SET:將msqid相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素設(shè)置為由buf指向的結(jié)構(gòu)中的對(duì)應(yīng)值.
? ??? ??IPC_RMID:刪除由msqid指示的消息隊(duì)列,將它從系統(tǒng)中刪除并破壞相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).
buf:消息隊(duì)列緩沖區(qū)
?? ??struct msqid_ds {
?????????????? struct ipc_perm msg_perm; ? ? ? ? ?/* Ownership and permissions*/
?????????????? time_t???????? msg_stime; ? ? ? ? ? ? ? ? /* Time of last msgsnd() */
?????????????? time_t???????? msg_rtime; ? ? ? ? ? ? ? ? ?/* Time of last msgrcv() */
?????????????? time_t???????? msg_ctime; ? ? ? ? ? ? ? ? /* Time of last change */
?????????????? unsigned long? __msg_cbytes; ? ?/* Current number of bytes in? queue (non-standard) */
?????????????? msgqnum_t????? msg_qnum; ? ? ? ? ?/* Current number of messages? in queue */
?????????????? msglen_t?????? msg_qbytes; ? ? ? ? ? /* Maximum number of bytesallowed in queue */
?????????????? pid_t????????? msg_lspid; ? ? ? ? ? ? ? ? ?/* PID of last msgsnd() */
?????????????? pid_t????????? msg_lrpid; ? ? ? ? ? ? ? ? ?/* PID of last msgrcv() */
?????????? ????????? };

?? ??struct ipc_perm {
?????????????? key_t key;???????? ?????????????? /* Key supplied to msgget() */
?????????????? uid_t uid; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /* Effective UID of owner */
?????????????? gid_t gid; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/* Effective GID of owner */
?????????????? uid_t cuid; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /* Effective UID of creator */
?????????????? gid_t cgid; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/* Effective GID of creator */
?????????????? unsigned short mode; ?? /* Permissions */
?????????????? unsigned short seq; ? ? ? /* Sequence number */
?????????? ??????? };

4．發(fā)送信息到消息隊(duì)列
? ? int msgsnd(int msqid,? struct msgbuf *msgp,? size_t msgsz,? int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能:

? ? 將新消息添加到隊(duì)列尾端,即向消息隊(duì)列中發(fā)送一條消息。
參數(shù)：
? ??msqid:已打開(kāi)的消息隊(duì)列id
? ??msgp:存放消息的結(jié)構(gòu)體指針。
? ??msgflag:函數(shù)的控制屬性。
? ??消息結(jié)構(gòu)msgbuf為:
? ??struct msgbuf
? ??{
?? ??? ??long mtype;//消息類(lèi)型
?? ??? ??char mtext[1];//消息正文，消息數(shù)據(jù)的首地址，這個(gè)數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為8012吧，又可把他看成是一個(gè)結(jié)構(gòu)，也有類(lèi)型和數(shù)據(jù)，recv時(shí)解析即可。
? ??}
? ??msgsz:消息數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。
? ??msgflag:
? ??? ???IPC_NOWAIT: 指明在消息隊(duì)列沒(méi)有足夠空間容納要發(fā)送的消息時(shí)，msgsnd立即返回。
? ??? ???0:msgsnd調(diào)用阻塞直到條件滿足為止.（一般選這個(gè)）

5. 從消息隊(duì)列接收信息
? ? ssize_t msgrcv(int msqid,? struct msgbuf *msgp,? size_t msgsz,? long msgtype,? int msgflag)
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
功能:

? ? 從隊(duì)列中接收消息
參數(shù):
? ??msqid:已打開(kāi)的消息隊(duì)列id
? ??msgp:存放消息的結(jié)構(gòu)體指針。msgp->mtype與第四個(gè)參數(shù)是相同的。
? ??msgsz:消息的字節(jié)數(shù)，指定mtext的大小。
? ??msgtype:消息類(lèi)型，消息類(lèi)型 mtype的值。如果為0，則接受該隊(duì)列中的第一條信息，如果小于0，則接受小于該值的絕對(duì)值的消息類(lèi)型，如果大于0，接受指定類(lèi)型的消息，即該值消息。
? ??msgflag:函數(shù)的控制屬性。
? ??msgflag:
? ??? ??MSG_NOERROR:若返回的消息比nbytes字節(jié)多,則消息就會(huì)截短到nbytes字節(jié),且不通知消息發(fā)送進(jìn)程.
? ??? ??IPC_NOWAIT:調(diào)用進(jìn)程會(huì)立即返回.若沒(méi)有收到消息則返回-1.
? ??? ??0:msgrcv調(diào)用阻塞直到條件滿足為止.
在成功地讀取了一條消息以后，隊(duì)列中的這條消息將被刪除。

三、相關(guān)例子

例1：消息隊(duì)列之簡(jiǎn)單收發(fā)測(cè)試
#include <sys/types.h>
#include <sys/msg.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

struct msg_buf{
? ? ?int mtype;//消息類(lèi)型
? ???char data[255];//數(shù)據(jù)
};

int main(int argc,? char *argv[])
{
? ????key_t key;
? ????int msgid;
? ????int ret;
? ????struct msg_buf msgbuf;
?? ???//獲取key值
? ????key = ftok(".", ?'a');
?? ???printf("key = [%x]/n",? key);

? ????//創(chuàng)建消息隊(duì)列
? ????msgid = msgget(key,? IPC_CREAT|0666);/*通過(guò)文件對(duì)應(yīng)*/
?? ???if(msgid == -1)
?? ???{
?? ???? ????printf("creat error/n");
?? ???? ????return -1;
? ????}

?? ???//以當(dāng)前進(jìn)程類(lèi)型，非阻塞方式發(fā)送"test data"到消息隊(duì)列
? ????msgbuf.mtype = getpid();
?? ???strcpy(msgbuf.data,? "test data");
?? ???ret = msgsnd(msgid,? &msgbuf,? sizeof(msgbuf.data),? IPC_NOWAIT);
? ????if(ret == -1)
? ????{
?? ???? ????printf("send message err/n");
? ???? ?????return -1;
? ????}

?? ???//以非阻塞方式接收數(shù)據(jù)
? ????memset(&msgbuf,? 0,? sizeof(msgbuf));
? ????ret = msgrcv(msgid,? &msgbuf,? sizeof(msgbuf.data),?getpid(),? IPC_NOWAIT);
? ????if(ret == -1)
? ????{
? ???? ?????printf("receive message err/n");
?? ???? ????return -1;
? ????}
? ????printf("receive msg = [%s]/n",? msgbuf.data);
? ????return 0;
}
例2：進(jìn)程間消息隊(duì)列通信
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

struct msgbuf{
? ? ??int mtype;
? ????char mtext[100];
};

int main(void)
{
? ????key_t key;
? ????pid_t pid;
?? ???int msgid;
?? ???struct msgbuf msg;

?? ???key=ftok(".", 0x01);
?? ???if ( (msgid = msgget(key, ?IPC_CREAT|0666)) <0 )
?? ???{
?? ???? ????perror("msgget error");
?? ???? ????exit(1);
? ????}

?? ???//創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程
? ????if ( (pid = fork()) < 0 )
? ????{
? ???? ?????perror("fork error");
? ???? ?????exit(1);
? ????}
?? ???//子進(jìn)程收信息
? ????else if (pid==0)
? ????{
?? ???? ????while(1)
? ???? ?????{
?? ???? ???? ?????memset(msg.mtext, 0, 100);
? ???? ???? ??????msgrcv(msgid, &msg, 100,?2, 0);? //receive the msg from 2
?? ???? ???? ?????printf("/receive:%s/n:", msg.mtext);
??? ???? ???? ????fflush(stdout);
??? ???? ???}
??? ???? ???exit(0);
?? ???}
? ????//父進(jìn)程發(fā)信息
? ????else
? ????{
?? ???? ????while(1)
? ???? ?????{
??? ???? ???? ????memset(msg.mtext, 0, 100);
??? ???? ???? ????printf("father:");
??? ???? ???? ????fgets(msg.mtext, 100, stdin);
??? ???? ???? ????if (strncmp("bye", msg.mtext, 3)==0)//如果前3個(gè)字符為bye,則退出
??? ???? ???? ????{
??? ???? ???? ???? ?????kill(pid, SIGSTOP);
???? ???? ???? ???? ????exit(1);
??? ???? ???? ????}
?? ???? ???? ?????msg.mtype=1;//send to 1
??? ???? ???? ????msg.mtext[strlen(msg.mtext)-1]='/0';
??? ???? ???? ????msgsnd(msgid, &msg, strlen(msg.mtext)+1, 0);
?? ???? ????}
? ????}