进程间通信(二)——Posix消息队列

1.概述

消息队列可认为是消息链表。有足够写权限的线程可以往队列中放置消息,有足够读权限的进程可以从队列中取走消息。每个消息是一个记录,由发送着赋予一个优先级。

在向队列中写入消息时,不需要某个进程在该队列上等待消息到达。这与管道不同,管道必须现有读再有写

消息队列具有随内核的持续性,与管道不同。进程结束后,消息队列中消息不会消失。当管道最后一次关闭,其中的数据将丢弃。

消息队列具有名字,可用于非亲缘关系的进程间

Posix消息队列读总是返回最高优先级的最早消息,而System V消息队列的读可以返回任意优先级的

空消息队列中放置消息Posix消息队列会产生一个信号或启动一个线程。而System V不提供这个功能。

 

2.消息队列相关函数

2.1. 创建,关闭,删除

#include <mqueue.h>

mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, …

               /* mode_t mode, struct mq_qttr *attr */);

返回:成功:消息队列描述符 出错:-1

用于创建一个新的或者打开一个已存在的消息队列。

oflag是O_RDONLY, O_WRONLY或O_RDWR之一,可能按位或上O_CREAT, O_EXCL或O_NONBLOCK。

创建新队列时,mode和attr是必须的。attr=NULL使用默认属性

mq_open返回的消息队列描述符,它不必是像普通描述符那么样的短整形(很可能不是)。

 

int mq_close(mqd_t mqdes);

关闭已打开的消息队列调用进程不能在使用这个描述符了,但是消息队列没有从系统中删除

进程终止时,所有打开者的消息队列都关闭,就像调用mq_close();

 

从系统中删除name

int mq_unlink(const char *name);

成功:0;出错:-1;

消息队列保存着当前打开着的文件的引用计数,mq_unlink会删除name,但是消息队列的删除要到最后一个mq_close()发生为止

消息队列至少具有随内核的持续性。当没有进程打开某个消息队列时,该队列的消息仍然存在,直到mq_unlink并让应用计数为0才删除该队列

 

2.2. 消息队列属性

#include <mqueue.h>

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

int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *attr, struct mq_attr *oattr);

成功:0;失败:-1;

struct mq_attr {

long mq_flags;             //message queue flag: 0, O_NONBLOCK

long mq_maxmsg;        //max number of message allowed on queue

long mq_msgsize;        //max size of a message (in bytes)

long mq_curmsgs;       //number of message currlently on queue
}

创建新队列时,可以指定mq_maxmsg和mq_msgsize属性,但是mq_open会忽略另外两个参数

mq_setattr设置队列属性时,只使用mq_flags用于设置或着清除非阻塞标志,另两个忽略。

消息大小和数目只能在创建队列时指定

 

2.3. 接受和发送

#include <mqueue.h>

int mq_send(mqd_t mqdes, const char *ptr, size_t len, unsigned int prio);

成功:0;出错: -1;

ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *ptr, size_t len, unsigned int *prio);

成功: 消息中字节数; 出错: -1;

用于向队列中放置消息和从队列中取出消息。

mq_receive中len不能小于mq_msgsize,否则会返回EMSGSIZE。

prio为消息优先级,必须小于MQ_PRIO_MAX。

不需要使用优先级不同的消息,指定mq_send为0优先级,mq_receive优先级为NULL。

 

3. 异步事件通知

Posix消息队列允许异步消息通知,即当有一个消息放到某个空消息队列中,会产生某种通知

(1) 产生一个信号

(2) 创建一个线程执行指定函数

#include <mqueue.h>

int mq_notify(mqd_t mqdes, const struct sigevent *notification);

成功: 0; 出错:-1;

#include <signal.h>

union sigval {

int sival_int;

int *sival_ptr;
}

struct sigevent {

int sigev_notify;          //通知方式:SIGEV_{NONE, SIGNAL, THREAD}

int sigev_signo;          //signal number if SIGEV_SIGNAL

union sigval sigev_value;//传递给信号或者线程的参数

void (*sigev_notify_function)(union sigval);

pthread_attr_t *sigev_notify_attrbutes;
}

接受到通知之后,会被复位成默认行为,因此必须再注册

在队列变空前不会再接受到通知,要保证在读出消息之前重新注册。否则在消息变为空后再注册,这段时间内可能又有消息放到队列中造成不会再通知。

 

4.通知的处理方式

4.1. 信号通知

不可以简单的在信号处理程序中调用mq_receive, 因为它不是异步信号安全函数(可以从信号处理程序中调用的函数)。一般只有sem_pos,read,write是信号安全的。

不可以简单使用mq_receive接受消息,因为这只能接受到一个消息,其他的消息可能永远不会被取出,应该总是使用非阻塞方式读数据

 

程序处理方式:

方法1:使用sigsuspend()等待信号的发生,通过在信号处理程序中设置全局变量,被信号唤醒后再处理数据。

方法2:由于消息队列描述符不是普通描述符,不可以直接使用select。通过管道和在信号处理程序中调用write唤醒select的方式。

方法3:通过sigwait()函数等待某个信号发生,然后再处理,类似于select。这是最好的方式。

#include <signal.h>

int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);

成功:0; 出错:正的EXXX值。

函数阻塞到set中某个信号发生,sig返回信号值。

这叫做“同步地等待一个异步信号”,使用信号却没有涉及异步信号处理

此函数往往在多线程话程序中使用,有EXXX错误。在多线程话程序中不能使用sigprocmask,要使用pthread_sigmask。

代码示例:接受进程

#include "unp.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    //消息队列有名字
    //注意Linux和SUN下,
    //不能打开/tmp/myqueue.1等文件,会出现权限不够
    //注意非阻塞,消息队列都是非阻塞使用
    //NULL:使用默认属性,消息数,消息大小。
    Mq_unlink("/mymqueue");
mqd_t mqd = Mq_open("/mymqueue", O_RDWR | O_CREAT | O_NONBLOCK, FILE_MODE, NULL); //获取队列大小,buff不能小于消息最大大小 struct mq_attr attr; Mq_getattr(mqd, &attr); char *buff = (char*)Malloc(attr.mq_msgsize); printf("msgsize : %d\n", attr.mq_msgsize); //sigwait前要阻塞信号 sigset_t newmask; Sigemptyset(&newmask); Sigaddset(&newmask, SIGUSR1); Sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, NULL); //信号异步处理 //当队列中有信息时产生相应信号 //注册相关信息 struct sigevent sigev; sigev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL; sigev.sigev_signo = SIGUSR1; Mq_notify(mqd, &sigev); for ( ; ; ) { int signo; //等待信号集中某个信号发生 Sigwait(&newmask, &signo); if (signo == SIGUSR1) { //接受前先注册 Mq_notify(mqd, &sigev); ssize_t n; while ((n = mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, NULL)) >= 0) { printf("read %ld bytes\n", n); } if (errno != EAGAIN) { err_sys("mq_reveive() failed"); } } } exit(0); }

发送进程源码:

#include "unp.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    int prio = 0;
    if (argc < 2 || argc > 3) {
        err_quit("Usage: a.out <#bytes> [priority]");
    } else if (argc == 3) {
        prio = atoi(argv[2]);
    } 
    int len = atoi(argv[1]);

    mqd_t mqd =  Mq_open("/mymqueue", O_WRONLY);

    char *ptr = (char*)Calloc(len, sizeof(char));
    Mq_send(mqd, ptr, len, prio);

    exit(0);
}

 

 

4.2线程处理方式,这是最好的

注意sigev的设置。

示例:

#include "unp.h"

//用于在线程中接受
mqd_t mqd;
//用于获取队列大小
struct mq_attr attr;
//用于重新注册
struct sigevent sigev;

static void notify_thread(union sigval arg);

int main(int argc, char **argv)
{
    //消息队列有名字
    //最好创建前把名字删了,防止有已存在
    Mq_unlink("/mymqueue");
    mqd = Mq_open("/mymqueue", O_RDWR | O_CREAT | O_NONBLOCK, FILE_MODE, NULL);
    Mq_getattr(mqd, &attr);

    //线程异步处理
    sigev.sigev_notify = SIGEV_THREAD;
    sigev.sigev_value.sival_ptr = NULL;    //传给线程处理函数的参数
    sigev.sigev_notify_function = notify_thread;
    sigev.sigev_notify_attributes = NULL;   //默认属性
    Mq_notify(mqd, &sigev);

    for ( ; ; ) {
        pause();
    }

    exit(0);
}

static void notify_thread(union sigval arg)
{
    printf("notify_thread started\n");
    char *buff = (char*)Malloc(attr.mq_msgsize);
    //接受前重新注册
    Mq_notify(mqd, &sigev);

    ssize_t n;
    while ((n = mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, NULL)) >= 0) {
        printf("read %ld bytes\n", n);
    }
    if (errno != EAGAIN) {
        err_sys("mq_reveive error");
    }

    free(buff);
    pthread_exit(NULL);
}

 

 

posted on 2014-08-01 20:51  hancmhi  阅读(581)  评论(0编辑  收藏  举报