细说linux IPC（十）：system V 消息队列

system V消息队列和posix消息队列类似，linux系统这两种消息队列都支持。先来看一下system V消息队列相关操作及其函数。

      
  • #include <sys/ipc.h>  
  • #include <sys/msg.h>  
  • int msgget(key_t key, int msgflg);  
  •     struct ipc_perm msg_perm;     /* Ownership and permissions */  
  •     time_t          msg_stime;    /* Time of last msgsnd(2) */  
  •     time_t          msg_rtime;    /* Time of last msgrcv(2) */  
  •     time_t          msg_ctime;    /* Time of last change */  
  •     unsigned long   __msg_cbytes; /* Current number of bytes in 
  •                                      queue (nonstandard) */  
  •     msgqnum_t       msg_qnum;     /* Current number of messages 
  •                                      in queue */  
  •     msglen_t        msg_qbytes;   /* Maximum number of bytes 
  •                                      allowed in queue */  
  •     pid_t           msg_lspid;    /* PID of last msgsnd(2) */  
  •     pid_t           msg_lrpid;    /* PID of last msgrcv(2) */  
  • };  
其中ipc_perm 结构体定义如下：
  •     key_t          __key;       /* Key supplied to msgget(2) */  
  •     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 */  
  • };  
当一个消息队列初始化完后，该消息队列对应的结构被作如下初始化：
msg_perm.cuid 和 msg_perm.uid被设置为当前进程的用户ID，msg_perm.cuid 和 msg_perm.uid被设置为当前进程的组ID；msg_perm.mode被设置为msgflg；msg_qnum, msg_lspid, msg_lrpid, msg_stime and msg_rtime  被设置为 0；msg_ctime被设置为当前时间；msg_qbytes被设置为系统限制值MSGMNB。
[cpp] view plain copy
  1. #include <sys/types.h>  
  2. #include <sys/ipc.h>  
  3. #include <sys/msg.h>  
  4. int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);  
参数msgqid为消息队列标识，为msgget()返回值；
参数msgp为指向用户定义结构体的指针，结构体定义格式模板如下：
[cpp] view plain copy
  1. struct msgbuf {  
  2.     long mtype;       /* message type, must be > 0 */  
  3.     char mtext[1];    /* message data */  
  4. };  
            mtex域为数组，该数组大小为函数参数msgsz，mtype的值必须大于0；该结构由用户自己定义，一般根据实际应用来定义。
参数msgsz为将要发送消息的长度，可以指定为0，一般指定为msgbuf结构体长度减去long类型长度（sizeof(msgbuf) - sizeof(long)）；
参数msgflg为0，或IPC_NOWAIT，IPC_NOWAIT为非阻塞，发送时如果对列数据已满，则函数马上返回错误EAGAIN，如果msgflg为0，则阻塞直到消息队列由足够空间添加新的消息，或消息队列从系统中删除，或被信号中断。

      
  • #include <sys/ipc.h>  
  • #include <sys/msg.h>  
  • ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,  int msgflg);  
参数msgid同函数msgsnd；
参数msgp通函数函数msgsnd，为指向接收消息结构体指针；
参数msgsz为接受消息的缓存大小；
参数msgtyp为读取何种消息，如果为：
        0 - 读取消息队列中最早的消息，以先进先出的方式读取消息。
        > 0 - 读取消息队列类型为msgtyp最早的消息。
        < 0 - 读取消息队列中，消息类型小于或等于msgtyp绝对值的消息中最小消息类型的最早消息。
参数msgflg为如下的值或者几个值得或：
        IPC_NOWAIT - 如果队列中没有则立即返回；如果未指定该选项，函数将一直阻塞，直到指定的消息可读取，或消息队列从系统中删除，或被信号中断；
        MSG_NOERROR - 截断消息如果接收到的消息大小大于msgsz给定的值；
        MSG_EXCEPT - 使用大于0的msgtyp去读取消息类型不为msgtyp第一个消息；

msgctl()函数对一个队列做控制操作。
       #include <sys/msg.h>
       int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
参数cmd为对队列要做的操作，这些操作有：
buf指针指向的msqid_ds 结构体中。
        IPC_SET - 使用buf指向的结构体来设置msgqid对应的消息队列内核结构体；
        IPC_RMID - 删除msgqid消息队列；
        IPC_INFO，MSG_INFO， MSG_STAT详见linux man函数手册。
服务进程：
[cpp] view plain copy
  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <string.h>  
  3. #include <sys/types.h>  
  4. #include <sys/ipc.h>  
  5. #include <errno.h>  
  6. #include <unistd.h>  
  7. #include <signal.h>  
  8. #include <stdlib.h>  
  9.   
  10. #include "slnmq.h"  
  11.   
  12. static int recv_type, msgid;  
  13.   
  14. int sln_server_loop(void)  
  15. {  
  16.     int                 rcvmsg_len;  
  17.     key_t               key;  
  18.     struct sln_msgbuf   slnmsg;  
  19.   
  20.     key = ftok(SLN_IPC_MQ_NAME, 0);  
  21.     if (key < 0) {  
  22.         fprintf(stderr, "ftok: %s\n", strerror(errno));  
  23.         return -1;  
  24.     }  
  25.   
  26.     msgid = msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL);  
  27.     if ((msgid < 0) && (errno != EEXIST)) {  
  28.         fprintf(stderr, "msgget: %s\n", strerror(errno));  
  29.         return -1;  
  30.     }  
  31.   
  32.     if (msgid < 0) {  
  33.         printf("Open existing mq!\n");  
  34.         msgid = msgget(key, IPC_CREAT);  
  35.         if (msgid < 0) {  
  36.             fprintf(stderr, "msgget: %s\n", strerror(errno));  
  37.             return -1;  
  38.         }  
  39.     }  
  40.   
  41.     sleep(10); //just for test  
  42.     for (;;) {  
  43.         rcvmsg_len = msgrcv(msgid, &slnmsg, SLN_IPC_MQ_MSGSIZE, recv_type, 0);  
  44.         if (rcvmsg_len < 0) {  
  45.             fprintf(stderr, "msgrcv: %s\n", strerror(errno));  
  46.             sleep(1);  
  47.             continue;  
  48.         }  
  49.   
  50.         fprintf(stdout, "receive -  recv len: %d, msg type: %d, msg: %s\n",  
  51.                 rcvmsg_len, slnmsg.msgtype, slnmsg.msg);  
  52.     }  
  53.   
  54.     return 0;  
  55. }  
  56.   
  57. static void sigint_func(int sig)  
  58. {  
  59.     if (msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL) < 0) {  
  60.         fprintf(stderr, "msgctl: %s\n", strerror(errno));  
  61.     }  
  62.     exit(0);  
  63. }  
  64.   
  65. int main(int argc, const char *argv[])  
  66. {  
  67.     FILE                *fp = NULL;  
  68.   
  69.     if (argc != 2) {  
  70.         fprintf(stderr, "Usage: %s <msg type>\n", argv[0]);//运行时，指定服务要进程接收的消息类型  
  71.         return -1;  
  72.     }  
  73.   
  74.     recv_type = atoi(argv[1]);  
  75.   
  76.     if (access(SLN_IPC_MQ_NAME, F_OK) < 0) {  
  77.         fp = fopen(SLN_IPC_MQ_NAME, "w+");  
  78.         if (NULL != fp) {  
  79.             fclose(fp);  
  80.         }  
  81.     }  
  82.   
  83.     signal(SIGINT, sigint_func); //服务进程捕获中断信号，在中断处理函数里面删除消息队列并推出程序  
  84.   
  85.     sln_server_loop();  
  86.   
  87.     return 0;  
  88. }  
客户进程：
[cpp] view plain copy
  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <string.h>  
  3. #include <sys/types.h>  
  4. #include <sys/ipc.h>  
  5. #include <errno.h>  
  6.   
  7. #include "slnmq.h"  
  8.   
  9.   
  10. int sln_msgsnd(int msg_type, const void *sndmsg, int sndlen)  
  11. {  
  12.     int                 msgid, rcvmsg_len;  
  13.     key_t               key;  
  14.     struct sln_msgbuf   slnmsg;  
  15.   
  16.     key = ftok(SLN_IPC_MQ_NAME, 0);  
  17.     if (key < 0) {  
  18.         fprintf(stderr, "ftok: %s\n", strerror(errno));  
  19.         return -1;  
  20.     }  
  21.   
  22.     msgid = msgget(key, IPC_CREAT);  
  23.     if (msgid < 0) {  
  24.         fprintf(stderr, "msgget: %s\n", strerror(errno));  
  25.         return -1;  
  26.     }  
  27.   
  28.     slnmsg.msgtype = msg_type;  
  29.     memcpy(&slnmsg.msg, sndmsg, sndlen);  
  30.     msgsnd(msgid, (void *)&slnmsg, sndlen, 0);  
  31. }  
  32.   
  33. int main(int argc, const char *argv[])  
  34. {  
  35.     int     type;  
  36.   
  37.     if (argc != 3) {  
  38.         fprintf(stderr, "Usage: %s <msg type> <msg content>\n", argv[0]);  
  39.         return -1;  
  40.     }  
  41.   
  42.     type = atoi(argv[1]);  
  43.   
  44.     sln_msgsnd(type, argv[2], strlen(argv[2]) + 1);  
  45.     return 0;  
  46. }  
服务进程首先运行，并在开始读取消息处等待10秒，客户进程在服务进程还未开始读取数据时向消息队列加入多条消息，如下：
[cpp] view plain copy
  1. ./client 1 abcd  
  2. ./client 2 efghi  
  3. ./client 3 jkl  
  4. ./client 4 mn  
  5. ./client 5 opqrst  
  6. ./client 6 uv  
  7. ./client 7 w  
  8. ./client 8 xyz  
当服务进程运行时会从消息队列中取出服务进程要取出类型（运行时参数指定）的消息，下面分别是服务器运行时指定的消息类型以及取出的消息（客户端的运行都如上）：
[cpp] view plain copy
  1. # ./server 0（读取所有消息）  
  2. receive -  recv len: 5, msg type: 1, msg: abcd  
  3. receive -  recv len: 6, msg type: 2, msg: efghi  
  4. receive -  recv len: 4, msg type: 3, msg: jkl  
  5. receive -  recv len: 3, msg type: 4, msg: mn  
  6. receive -  recv len: 7, msg type: 5, msg: opqrst  
  7. receive -  recv len: 3, msg type: 6, msg: uv  
  8. receive -  recv len: 2, msg type: 7, msg: w  
  9. receive -  recv len: 4, msg type: 8, msg: xyz  
[cpp] view plain copy
  1. # ./server 4 （读取消息类型为4的消息）  
  2. Open existing mq!  
  3. receive -  recv len: 3, msg type: 4, msg: mn  
[cpp] view plain copy
  1. # ./server -5     （读取消息小于5的消息）          
  2. Open existing mq!  
  3. receive -  recv len: 5, msg type: 1, msg: abcd  
  4. receive -  recv len: 6, msg type: 2, msg: efghi  
  5. receive -  recv len: 4, msg type: 3, msg: jkl  
  6. receive -  recv len: 3, msg type: 4, msg: mn  
  7. receive -  recv len: 7, msg type: 5, msg: opqrst  
在服务器未退出时，可以使用系统命令ipcs查看系统中的消息队列：
[cpp] view plain copy
  1. # ipcs  
  2.   
  3. ------ Message Queues --------  
  4. key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages      
  5. 0x001fffde 229376     root       0          0            0            
当用户按下CTRL+C时，程序会删除掉该消息队列，按下CTRL+C后，再查看：
[cpp] view plain copy
  1. # ipcs  
  2.   
  3. ------ Message Queues --------  
  4. key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages      

可以看到程序中的删除是成功的。

posix消息队列和system V消息队列大致类似，不过通过这两节可以看到有一些差别：
posix消息队列有优先级的概念，system V没有，只能按照消息类型的先进先出来读取消息即FIFO；
system V消息队列有消息类型的概念，并且可以按照消息类型取出消息，而posix不能区分消息类型；
本节源码下载：
posted @ 2017-06-13 15:14  苍月代表我  阅读(645)  评论(0)  编辑  收藏  举报