linux c编程：Posix消息队列

 Posix消息队列可以认为是一个消息链表. 有足够写权限的线程可以往队列中放置消息, 有足够读权限的线程可以从队列中取走消息

在某个进程往一个队列写入消息前, 并不需要另外某个进程在该队列上等待消息的到达.

这跟管道和FIFO是相反的, 因为对于管道,FIFO来说, 除非读出者已经存在, 光有写入者是没有意义的。一个进程在往某消息队列写入消息后, 终止进程. 另一个进程某时刻读出该消息;然而对于管带或FIFO而言, 当管道或FIFO的最后一次关闭发生时,仍在管道或FIFO中的数据将被抛弃

消息队列的布局如下图

下面介绍队列用到函数：

１　mqd_t  mq_open（const char* name， int oflag， mode_t mode， struct mq_attr* attr）；

函数打开或者创建一个posix消息队列。当我们的实际操作是创建一个新的队列时(即所要创建的队列不存在, 且oflag中已经指定O_CREAT), mode 和 attr参数是需要的.
函数的返回值称为消息队列描述符, 这个值用作其他消息队列操作函数的第一个参数值。另外根据man 7 mq_overview里面的介绍。在链接的时候必须链接librt库，采用-lrt的方法

如果没有链接的话，会出现下面的错误

root@zhf-maple:/home/zhf/codeblocks_prj/unix_network# gcc -c main.c -o main_tmp

root@zhf-maple:/home/zhf/codeblocks_prj/unix_network# ./main_tmp test2

bash: ./main_tmp: 无法执行二进制文件: 可执行文件格式错误

name：

posix IPC名字。（必须以/开头，且后面不能再含有/）

oflag：

标志。

标志——————————作用

O_CREAT———————没有该对象则创建

O_EXCL————————如果O_CREAT指定，但name不存在，就返回错误

O_NONBLOCK—————以非阻塞方式打开消息队列

O_RDONLY———————只读

O_RDWR————————读写

O_WRONLY———————只写

 

mode：

权限——————作用

S_IWUSR——用户/属主写

S_IRUSR——用户/属主读

S_IWGRP——组成员写

S_IRGRP——组成员读

S_IWOTH——其他用户写

S_IROTH——其他用户读

 

attr：结构体如下：

struct mq_attr {

               long mq_flags;       /* Flags: 0 or O_NONBLOCK */

————在mq_open创建时被初始化；

————在mq_setattr中设置；

————其值为0（阻塞）或者O_NONBLOCK（非阻塞）。

               long mq_maxmsg;      /* Max. # of messages on queue */

——队列的消息个数最大值：

————只能在mq_open创建时被初始化。

               long mq_msgsize;     /* Max. message size (bytes) */

——队列中每个消息的最大值：

————只能在mq_open创建时被初始化。

               long mq_curmsgs;     /* # of messages currently in queue */

——当前队列的消息个数：

————在mq_getattr中获得。

           };

２　int mq_close(mqd_t mqdes)：关闭消息队列

关闭之后调用进程不在使用该描述符，但消息队列不会从系统中删除，进程终止时，会自动关闭已打开的消息队列，和调用mq_close一样。参数为mq_open()函数返回的值

 

３  int mq_unlink(const char *name): 从系统中删除某个消息队列

删除会马上发生，即使该队列的描述符引用计数仍然大于0。参数为mq_open()函数第一个参数。

 

４设置和获取队列属性

int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);

int mq_setattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *newattr,  struct mq_attr *oldattr);   

参数mqdes为mq_open()函数返回的消息队列描述符。

参数attr、newattr、oldattr为消息队列属性结构体指针；

 

５向消息队列放置和取走消息

int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr,   size_t msg_len, unsigned msg_prio); 

ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr,  size_t msg_len, unsigned *msg_prio); 

参数msg_ptr为指向消息的指针。

msg_len为消息长度，该值不能大于属性值中mq_msgsize的值。

msg_prio为优先级，消息在队列中将按照优先级大小顺序来排列消息。

如果消息队列已满，mq_send()函数将阻塞，直到队列有可用空间再次允许放置消息或该调用被信号打断；如果O_NONBLOCK被指定，mq_send()那么将不会阻塞，而是返回EAGAIN错误。如果队列空，mq_receive()函数将阻塞，直到消息队列中有新的消息；如果O_NONBLOCK被指定，mq_receive()那么将不会阻塞，而是返回EAGAIN错误。

 

下面就来看第一个例子：

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/types.h>

#include <fcntl.h>

#include <string.h>

#include <mqueue.h>

#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)

int main(int argc,char **argv)

{

    char *msg="hello world";

    unsigned int prio;

    int     c,flags;

    mqd_t   mqd;

    struct mq_attr  attr;

    flags = O_RDWR|O_CREAT;

    printf("create mqueue.\n");

    if((mqd = mq_open(argv[1],flags,FILE_MODE,NULL)) == -1)

    {

        perror("mq_open() error");

        exit(-1);

    }

    prio=0;

    printf("len=%d,len1=%d",sizeof(msg),strlen(msg));

    mq_send(mqd,msg,strlen(msg),prio);

    mq_getattr(mqd,&attr);

    printf("max #msgs = %ld,max #bytes/msg = %ld,#currently on queue = %ld\n",attr.mq_maxmsg,attr.mq_msgsize,attr.mq_curmsgs);

    mq_close(mqd);

    exit(0);

}

在执行代码前，首先要创建消息队列存放的路径。一般是/dev/mqueue。没有的话需要创建一个。然后执行mount -t mqueue none /dev/mqueue进行挂载。参考说明如下

gcc main.c -o main_tmp -lrt

./main_tmp /test123

执行完后，在dev/mqueue路径下面就能看到创建的队列文件以及队列里面的信息。QSIZE显示队列中的大小

cat /dev/mqueue/test12
QSIZE:11 NOTIFY:0 SIGNO:0 NOTIFY_PID:0

读的代码：

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/types.h>

#include <fcntl.h>

#include <mqueue.h>

#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)

int main(int argc,char **argv)

{

    char *buff;

    unsigned int prio;

    int     c,flags,n;

    mqd_t   mqd;

    struct mq_attr  attr;

    flags = O_RDONLY;

    if((mqd = mq_open(argv[1],flags)) == -1)

    {

        printf("mqueue open error\n");

        exit(-1);

    }

    mq_getattr(mqd,&attr);

    printf("max #msgs = %ld,max #bytes/msg = %ld,#currently on queue = %ld\n",attr.mq_maxmsg,attr.mq_msgsize,attr.mq_curmsgs);

    buff=malloc(attr.mq_msgsize);

    n=mq_receive(mqd,buff,attr.mq_msgsize,&prio);

    printf("read %ld bytes,priority=%d\n",n,prio);

    printf("msg is:%s",buff);

    mq_close(mqd);

    free(buff);

    exit(0);

}

执行读的操作

./mq_receive /test12
max #msgs = 10,max #bytes/msg = 8192,#currently on queue = 1
read 11 bytes,priority=0
msg is:hello world

 

前面的例子中是没法做到写入数据后通知另外一个进程去读，其他的进程要想就要一直去查询是否有消息进来。Posix 消息队列允许异步事件通知，以告知何时有一个消息放置到了某个空消息队列中，可以通过产生一个信号的方式来达到这个目的

这种通知通过调用mq_notify建立

static void sig_usr1(int signo)

{

    ssize_t n;

    //每次执行后重新注册

    mq_notify(mqd,&sigev);

    n=mq_receive(mqd,buff,attr.mq_msgsize,NULL);

    printf("SIGUSR1 received,read %ld bytes\n",(long)n);

    return;

}

static void mq_receive1()

{

    mq_getattr(mqd,&attr);

    buff=malloc(attr.mq_msgsize);

    //申明SIGUSR1信号，信号的处理函数为sig_usr1

    signal(SIGUSR1,sig_usr1);

    sigev.sigev_notify=SIGEV_SIGNAL;

    sigev.sigev_signo=SIGUSR1;

    //给该队列注册一个sig信号

    mq_notify(mqd,&sigev);

    for(;;)

        pause();

    exit(0);

}

上面程序的问题是从信号程序中调用mq_notify, mq_receive和printf, 这些函数实际上都不可以从信号处理程序中调用

 

 没有列在该表中的函数不可以从信号处理程序中调用。

//使用sigwait的方法

static void mq_receive2()

{

    int signo;

    void *buff;

    ssize_t n;

    sigset_t newmask;

    mq_getattr(mqd,&attr);

    buff=malloc(attr.mq_msgsize);

    printf("mq_size=%d\n",attr.mq_msgsize);

    sigemptyset(&newmask);

    sigaddset(&newmask,SIGUSR2);

    sigprocmask(SIG_BLOCK,&newmask,NULL);

    sigev.sigev_notify=SIGEV_SIGNAL;

    sigev.sigev_signo=SIGUSR2;

    mq_notify(mqd,&sigev);

    for(;;)

    {

        printf("wait here\n");

        sigwait(&newmask,&signo);

        printf("received signo=%d\n",signo);

        if(signo == SIGUSR2)

        {

             mq_notify(mqd,&sigev);

             while((n=mq_receive(mqd,buff,attr.mq_msgsize,NULL)) >=0)

             {

                printf("read %ld bytes\n",(long)n);

             }

        }

    }

    exit(0);

}

int main(int argc,char **argv)

{

    mqd=mq_open(argv[1],O_RDONLY);

    mq_receive2();

    mq_close(mqd);

}