【linux】进程间通信-消息队列
目录
文章1
原文:http://www.cnblogs.com/lpshou/archive/2013/06/20/3145651.html
前言:
消息队列就是一个消息的链表。可以把消息看作一个记录,具有特定的格式以及特定的优先级。对消息队列有写权限的进程可以向其中按照一定的规则添加新消息;对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读走消息
函数:
1.创建新消息队列或取得已存在消息队列
原型:int msgget(key_t key, int msgflg);
参数:
key:可以认为是一个端口号,也可以由函数ftok生成。
msgflg:IPC_CREAT值,若没有该队列,则创建一个并返回新标识符;若已存在,则返回原标识符。
IPC_EXCL值,若没有该队列,则返回-1;若已存在,则返回0。
2.向队列读/写消息
原型:
msgrcv从队列中取用消息:ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
msgsnd将数据放到消息队列中:int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
参数:
msqid:消息队列的标识码
msgp:指向消息缓冲区的指针,此位置用来暂时存储发送和接收的消息,是一个用户可定义的通用结构,形态如下:
struct msgstru{
long mtype; //大于0
char mtext[512];
};
msgsz:消息的大小。
msgtyp:从消息队列内读取的消息形态。如果值为零,则表示消息队列中的所有消息都会被读取。
msgflg:用来指明核心程序在队列没有数据的情况下所应采取的行动。如果msgflg和常数IPC_NOWAIT合用,则在msgsnd()执行时若是消息队列已满,则msgsnd()将不会阻塞,而会立即返回-1,如果执行的是msgrcv(),则在消息队列呈空时,不做等待马上返回-1,并设定错误码为ENOMSG。当msgflg为0时,msgsnd()及msgrcv()在队列呈满或呈空的情形时,采取阻塞等待的处理模式。
3.设置消息队列属性
原型:int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );
参数:msgctl 系统调用对 msgqid 标识的消息队列执行 cmd 操作,系统定义了 3 种 cmd 操作: IPC_STAT , IPC_SET , IPC_RMID
IPC_STAT : 该命令用来获取消息队列对应的 msqid_ds 数据结构,并将其保存到 buf 指定的地址空间。
IPC_SET : 该命令用来设置消息队列的属性,要设置的属性存储在buf中。
IPC_RMID : 从内核中删除 msqid 标识的消息队列。
实例
消息发送端:send.c
/*send.c*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <errno.h>
#define MSGKEY 1024
struct msgstru
{
long msgtype;
char msgtext[2048];
};
main()
{
struct msgstru msgs;
int msg_type;
char str[256];
int ret_value;
int msqid;
msqid=msgget(MSGKEY,IPC_EXCL); /*检查消息队列是否存在*/
if(msqid < 0){
msqid = msgget(MSGKEY,IPC_CREAT|0666);/*创建消息队列*/
if(msqid <0){
printf("failed to create msq | errno=%d [%s]\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
}
while (1){
printf("input message type(end:0):");
scanf("%d",&msg_type);
if (msg_type == 0)
break;
printf("input message to be sent:");
scanf ("%s",str);
msgs.msgtype = msg_type;
strcpy(msgs.msgtext, str);
/* 发送消息队列 */
ret_value = msgsnd(msqid,&msgs,sizeof(struct msgstru),IPC_NOWAIT);
if ( ret_value < 0 ) {
printf("msgsnd() write msg failed,errno=%d[%s]\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
}
msgctl(msqid,IPC_RMID,0); //删除消息队列
}
消息接收端 receive.c
/*receive.c */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <errno.h>
#define MSGKEY 1024
struct msgstru
{
long msgtype;
char msgtext[2048];
};
/*子进程,监听消息队列*/
void childproc(){
struct msgstru msgs;
int msgid,ret_value;
char str[512];
while(1){
msgid = msgget(MSGKEY,IPC_EXCL );/*检查消息队列是否存在 */
if(msgid < 0){
printf("msq not existed! errno=%d [%s]\n",errno,strerror(errno));
sleep(2);
continue;
}
/*接收消息队列*/
ret_value = msgrcv(msgid,&msgs,sizeof(struct msgstru),0,0);
printf("text=[%s] pid=[%d]\n",msgs.msgtext,getpid());
}
return;
}
void main()
{
int i,cpid;
/* create 5 child process */
for (i=0;i<5;i++){
cpid = fork();
if (cpid < 0)
printf("fork failed\n");
else if (cpid ==0) /*child process*/
childproc();
}
}
文章2
1、消息队列简介
消息队列本质上是位于内核空间的链表,链表的每个节点都是一条消息。每一条消息都有自己的消息类型,消息类型用整数来表示,而且必须大于 0。每种类型的消息都被对应的链表所维护:
图1 位于内核空间的消息队列.png
其中数字 1 表示类型为 1 的消息,数字2、3、4 类似。彩色块表示消息数据,它们被挂在对应类型的链表上。
值得注意的是,刚刚说过没有消息类型为 0 的消息,实际上,消息类型为 0 的链表记录了所有消息加入队列的顺序,其中红色箭头表示消息加入的顺序。
2、消息队列相关的函数
// 创建和获取 ipc 内核对象
int msgget(key_t key, int flags);
// 将消息发送到消息队列
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
// 从消息队列获取消息
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
// 查看、设置、删除 ipc 内核对象(用法和 shmctl 一样)
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
size_t 就是无符号型的ssize_t,也就是unsigned long/ unsigned int (在32位下),
3、消息数据格式
无论你是发送还是接收消息,消息的格式都必须按照规范来。简单的说,它一般长成下面这个样子:
struct Msg{
long type; // 消息类型。这个是必须的,而且值必须 > 0,这个值被系统使用
// 消息正文,多少字节随你而定
// ...
};
所以,只要你保证首4字节(32 位 linux 下的 long)是一个整数就行了。
举个例子:
struct Msg {
long type;
char name[20];
int age;
} msg;
struct Msg {
long type;
int start;
int end;
} msg;
从上面可以看出,正文部分是什么数据类型都没关系,因为消息队列传递的是 2 进制数据,不一定非得是文本。
4、msgsnd 函数
msgsnd 函数用于将数据发送到消息队列。如果该函数被信号打断,会设置 errno 为 EINTR。
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
参数 msqid:ipc 内核对象 id
参数 msgp:消息数据地址
参数 msgsz:消息正文部分的大小(不包含消息类型)
参数 msgflg:可选项
该值为 0:如果消息队列空间不够,msgsnd 会阻塞。
IPC_NOWAIT:直接返回,如果空间不够,会设置 errno 为 EAGIN.
返回值:0 表示成功,-1 失败并设置 errno。
5、msgrcv 函数
msgrcv 函数从消息队列取出消息后,并将其从消息队列里删除。
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
参数 msqid:ipc 内核对象 id
参数 msgp:用来接收消息数据地址
参数 msgsz:消息正文部分的大小(不包含消息类型)
参数 msgtyp:指定获取哪种类型的消息
msgtyp = 0:获取消息队列中的第一条消息
msgtyp > 0:获取类型为 msgtyp 的第一条消息,除非指定了 msgflg 为MSG_EXCEPT,这表示获取除了 msgtyp 类型以外的第一条消息。
msgtyp < 0:获取类型 ≤|msgtyp|≤|msgtyp| 的第一条消息。
参数 msgflg:可选项。
如果为 0 表示没有消息就阻塞。
IPC_NOWAIT:如果指定类型的消息不存在就立即返回,同时设置 errno 为 ENOMSG
MSG_EXCEPT:仅用于 msgtyp > 0 的情况。表示获取类型不为 msgtyp 的消息
MSG_NOERROR:如果消息数据正文内容大于 msgsz,就将消息数据截断为 msgsz
6、实例
程序 msg_send 和 msg_recv 分别用于向消息队列发送数据和接收数据。
6.1 msg_send
msg_send 程序定义了一个结构体 Msg,消息正文部分是结构体 Person。该程序向消息队列发送了 10 条消息。
msg_send.c
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct {
char name[20];
int age;
}Person;
typedef struct {
long type;
Person person;
}Msg;
int main(int argc, char *argv) {
int id = msgget(0x8888, IPC_CREAT | 0664);
Msg msg[10] = {
{1, {"Luffy", 17}},
{1, {"Zoro", 19}},
{2, {"Nami", 18}},
{2, {"Usopo", 17}},
{1, {"Sanji", 19}},
{3, {"Chopper", 15}},
{4, {"Robin", 28}},
{4, {"Franky", 34}},
{5, {"Brook", 88}},
{6, {"Sunny", 2}}
};
int i;
for (i = 0; i < 10; ++i) {
int res = msgsnd(id, &msg[i], sizeof(Person), 0);
}
return 0;
}
程序 msg_send 第一次运行完后,内核中的消息队列大概像下面这样:
图2 第一次执行完 msg_send 后的消息队列.png
6.2 msg_recv
msg_recv 程序接收一个参数,表示接收哪种类型的消息。比如./msg_recv 4 表示接收类型为 4 的消息,并打印在屏幕。
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
typedef struct {
char name[20];
int age;
}Person;
typedef struct {
long type;
Person person;
}Msg;
void printMsg(Msg *msg) {
printf("{ type = %ld, name = %s, age = %d }\n",
msg->type, msg->person.name, msg->person.age);
}
int main(int argc, char *argv[]) {
if (argc < 2) {
printf("usage: %s <type>\n", argv[0]);
return -1;
}
// 要获取的消息类型
long type = atol(argv[1]);
// 获取 ipc 内核对象 id
int id = msgget(0x8888, 0);
Msg msg;
int res;
while(1) {
// 以非阻塞的方式接收类型为 type 的消息
res = msgrcv(id, &msg, sizeof(Person), type, IPC_NOWAIT);
if (res < 0) {
// 如果消息接收完毕就退出,否则报错并退出
if (errno == ENOMSG) {
printf("No message!\n");
break;
}
}
// 打印消息内容
printMsg(&msg);
}
return 0;
}
6.3 编译
[root@localhost ~]# gcc msg_send.c -o msg_send
[root@localhost ~]# gcc msg_recv.c -o msg_recv
6.4 运行
先运行 msg_send,再运行 msg_recv。
接收所有消息
image.png
接收类型为 4 的消息
image.png
msgctl函数
获取和设置消息队列的属性
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
msqid:消息队列标识符
cmd:控制指令
IPC_STAT:获得msgid的消息队列头数据到buf中
IPC_SET:设置消息队列的属性,要设置的属性需先存储在buf中,可设置的属性包括:msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes
buf:消息队列管理结构体。
返回值:
成功:0
出错:-1,错误原因存于error中
EACCESS:参数cmd为IPC_STAT,确无权限读取该消息队列
EFAULT:参数buf指向无效的内存地址
EIDRM:标识符为msqid的消息队列已被删除
EINVAL:无效的参数cmd或msqid
EPERM:参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID,却无足够的权限执行
实例
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <error.h>
struct msgbuf{
long mtype ;
char mtext[] ;
} ;
int main(int argc, char **argv){
int msqid ;
struct msqid_ds info ;
struct msgbuf buf ;
struct msgbuf buf1 ;
int flag ;
int sendlength, recvlength ;
msqid = msgget( IPC_PRIVATE, 0666 ) ;
if ( msqid < 0 ){
perror("get ipc_id error") ;
return -1 ;
}
buf.mtype = 1 ;
strcpy(buf.mtext, "happy new year!") ;
sendlength = sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long) ;
flag = msgsnd( msqid, &buf, sendlength , 0 ) ;
if ( flag < 0 ){
perror("send message error") ;
return -1 ;
}
buf.mtype = 3 ;
strcpy(buf.mtext, "good bye!") ;
sendlength = sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long) ;
flag = msgsnd( msqid, &buf, sendlength , 0 ) ;
if ( flag < 0 ){
perror("send message error") ;
return -1 ;
}
flag = msgctl( msqid, IPC_STAT, &info ) ;
if ( flag < 0 ){
perror("get message status error") ;
return -1 ;
}
printf("uid:%d, gid = %d, cuid = %d, cgid= %d\n" ,
info.msg_perm.uid, info.msg_perm.gid, info.msg_perm.cuid, info.msg_perm.cgid ) ;
printf("read-write:%03o, cbytes = %lu, qnum = %lu, qbytes= %lu\n" ,
info.msg_perm.mode&0777, info.msg_cbytes, info.msg_qnum, info.msg_qbytes ) ;
system("ipcs -q") ;
recvlength = sizeof(struct msgbuf) - sizeof(long) ;
memset(&buf1, 0x00, sizeof(struct msgbuf)) ;
flag = msgrcv( msqid, &buf1, recvlength ,3,0 ) ;
if ( flag < 0 ){
perror("recv message error") ;
return -1 ;
}
printf("type=%d, message=%s\n", buf1.mtype, buf1.mtext) ;
flag = msgctl( msqid, IPC_RMID,NULL) ;
if ( flag < 0 ){
perror("rm message queue error") ;
return -1 ;
}
system("ipcs -q") ;
return 0 ;
}
image.png
作者:小Q_wang
链接:https://www.jianshu.com/p/7e3045cf1ab8
来源:简书
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。