八、进程间通信-消息队列

相关链接：消息队列

一、概述

1、什么是消息队列

　　消息队列是进程间通信的一种，它是由操作系统维护的以字节序列为基本单位的间接通信机制，遵循先进先出的原则，它提供了一个进程向另一个进程发送一个带类型的数据块的方法。

2、特点：

• 消息队列是进程或线程间通讯的其中一种方式。遵循先进先出的原则，保证了时间的顺序性。拥有该消息队列读权限的进程可以从消息队列读出数据，拥有该消息队列写权限的进程可以向消息队列发送数据。

• 消息作为节点一个一个地存放在消息队列里，可把消息队列比作信箱，消息比作依次顺序存放的信件。地址比作消息类型，内容为消息。

• 支持双向传输，可以使用消息类型区分不同的消息。

• 任何不同的进程都可以进行通讯，不局限于父子进程的通讯。

• 不足之处是消息的读写涉及数据拷贝，比较花费时间

消息队列有两套机制：system v 和posix 前者移植性比较好，后者使用比较简单还可配合select机制使用、信号和线程通知。

3、消息队列和有名管道的区别

• 消息队列对每个数据都有一个最大长度的限制。

• 消息队列也可以独立于发送和接收进程而存在，在进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除

• 管道只能承载无格式字节流，消息队列提供有格式的字节流，可以减少了开发人员的工作量

• 消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级，接收程序可以通过消息类型有选择地接收数据， 而不是像命名管道中那样，只能默认地接收。

• 消息队列可以实现消息的随机查询，消息不一定要以先进先出的顺序接收，也可以按消息的类型接收。

4、通过如下命令可以查看系统当前的IPC对象，没有使用的情况下可能为空

 

 

 

 

二、消息队列的用法

1、定义一个唯一key(ftok)

?

1	key_t ftok(const char *pathname,int proj_id)  //获取一个key :将一个路径名和项目id转换成一个System V IPC key

（1）参数：

• pathname:一个合法路径（路径必须存在）。
• proj_id:一个整数（不为0）。

当使用相同的 proj_id 值时，命名同一文件的所有路径名的结果值相同。

（2）返回值

• 成功：返回合法键值
• 失败: -1.

2、构造消息对象（msgget）

?

1	int msgget(key_t key,int msgflg)

（1）参数

• key:消息队列的键值。
• msgflg:
  • IPC_CREAT: 如果消息队列不存在，则创建。
  • mode:访问权限。

（2）返回值

• 成功：消息队列的ID

• 失败：-1

3、发送特定类型消息（msgsnd）

?

1	int msgsnd(int msqid,const void *msgp,size_t msgsz,int msgflg);

（1）参数

• msqid:消息队列ID。
• msgp:消息缓存区。

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struct msgbuf    {    ​   long mtype;  //消息标识,必须大于0    ​   char mtext[1]; //消息内容    }

（2）返回值　　

• 成功：0
• 失败：-1

4、接收特定类型消息（msgrcv）

?

1	ssize_t msgrcv(int msqid,void *msgp,size_t msgsz,long msgtyp,int msgflg)

（1）参数

• msqid:消息队列ID.

• msgp:消息缓存区。

• msgs:消息正文的字节数。

• msgtyp:要接收消息的标识。

• msgflag：IPC_NOWAIT 非阻塞读取，MSG_NOERROR:截断消息。

（2）返回值

• 成功：0.
• 失败：-1

5、删除消息队列（msgctl）

(1)函数原型：

　　设置或获取消息队列的相关属性

?

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#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>

?

1	int msgctl(int msgqid,int cmd,struct maqid_ds *buf)

• msgqid：消息队列的ID

• cmd:

• • IPC_STAT：获取消息队列的属性信息

• • IPC_SET：设置消息队列的属性

• • IPC_RMID：删除消息队列

• buf：相关结构体缓冲区

 

?

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struct msqid_ds {     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) */ };

 

三、实例

使用消息队列实现两个进程的消息收发。

1、 数据发送

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#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>   #define BUFFER_SIZE 512   struct message{     long msg_type;     char msg_text[BUFFER_SIZE]; };   void main(void) {       int qid;     key_t key;     struct message msg;       /*根据不同的路径和关键字产生标准的key*/     if((key = ftok("/tmp",11)) == -1)     {        printf("ftok");        exit(1);     }           /*创建消息队列*/     if((qid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) == -1)     {         printf("msgget");         exit(1);     }     printf("Open queue %d\n",qid);           while(1)     {         printf("Enter some message to the queue:");                   if((fgets(msg.msg_text,BUFFER_SIZE,stdin))==NULL)         {             puts("no message");             exit(1);         }         msg.msg_type = getpid();           /*添加消息到消息队列*/         if((msgsnd(qid, &msg, strlen(msg.msg_text),0)) < 0)         {             printf("message posted");             exit(1);         }           if(strncmp(msg.msg_text,"quit",4) == 0)         {             break;         }                     }       exit(0); }

2、数据接收

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#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>   #define BUFFER_SIZE 512   struct message{     long msg_type;     char msg_text[BUFFER_SIZE];  //消息buffer };   void main(void) {       int qid;     key_t key;     struct message msg;       /*根据不同的路径和关键字产生标准的key*/     if((key = ftok("/tmp",11)) == -1)     {        printf("ftok");        exit(1);     }           /*创建消息队列*/     if((qid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) == -1)     {         printf("msgget");         exit(1);     }     printf("Open queue %d\n",qid);           do{         memset(msg.msg_text,0,sizeof(msg.msg_text));           /*接收消息到消息队列*/         if((msgrcv(qid, (void*)&msg, BUFFER_SIZE    ,0,0)) < 0)         {             printf("msgrcv");            exit(1);         }         printf("The message form process %ld: %s",msg.msg_type,msg.msg_text);     }while(strncmp(msg.msg_text,"quit",4)); //接收到quit则退出数据接收       /*从系统内核中删除消息队列*/     if((msgctl(qid,IPC_RMID,NULL)) < 0)     {         printf("msgctl");         exit(1);     }     exit(0); }

执行结果：

 如果消息队列发送的数据长度大于接收设置的buffer大小，则消息队列会分两次进行接收。现在设置接收和发送的buffer都为10个字节，然后发送数据如下：