2014025659 《嵌入式程序设计》第七周学习总结
第7周主要学习内容
主要对有名管道的读写和消息队列的发送接收信息进行了了解学习。
FIFO
一、有名管道
FIFO也称为有名管道，它是一种文件类型。FIFO简单理解，就是它能把两个不相关的进程联系起来，FIFO就像一个公共通道，解决了不同进程之间的“代沟”。普通的无名管道只能让相关的进程进行沟通(比如父shell和子shell之间)。FIFO严格遵循先进先出（first in first out），对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。FIFO往往都是多个写进程，一个读进程。
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FIFO的打开规则：
1.如果当前打开操作是为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，成功返回（当前打开操作没有设置阻塞标志）。
2.如果当前打开操作是为写而打开FIFO时，如果已经有相应进程为读而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，返回ENXIO错误（当前打开操作没有设置阻塞标志）。 -
从FIFO中读取数据：
- 约定：如果一个进程为了从FIFO中读取数据而阻塞打开FIFO，那么称该进程内的读操作为设置了阻塞标志的读操作。（意思就是我现在要打开一个有名管道来读数据！）
- 如果有进程写打开FIFO，且当前FIFO内没有数据(可以理解为管道的两端都建立好了，但是写端还没开始写数据！)则对于设置了阻塞标志的读操作来说，将一直阻塞（就是block住了，等待数据。它并不消耗CPU资源，这种进程的同步方式对CPU而言是非常有效率的。）；对于没有设置阻塞标志读操作来说则返回-1，当前errno值为EAGAIN，提醒以后再试。
- 对于设置了阻塞标志的读操作说（见上面的约定）
- 造成阻塞的原因有两种：
1.FIFO内有数据，但有其它进程在读这些数据（对于各个读进程而言，这根有名管道是临界资源，大家得互相谦让，不能一起用。）
2.FIFO内没有数据。解阻塞的原因则是FIFO中有新的数据写入，不论信写入数据量的大小，也不论读操作请求多少数据量。
读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操作施加作用，如果本进程内有多个读操作序列，则在第一个读操作被唤醒并完成读操作后，其它将要执行的读操作将不再阻塞，即使在执行读操作时，FIFO中没有数据也一样,此时，读操作返回0。
注：如果FIFO中有数据，则设置了阻塞标志的读操作不会因为FIFO中的字节数小于请求读的字节数而阻塞，此时，读操作会返回FIFO中现有的数据量。
二、mkfifo()函数
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相关函数
pipe，popen，open，umask -
表头文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/state.h> -
定义函数
int mkfifo(const char * pathname,mode_t mode); -
函数说明
- mkfifo()会依参数pathname建立特殊的FIFO文件，该文件必须不存在，而参数mode为该文件的权限（mode%~umask），因此 umask值也会影响到FIFO文件的权限。Mkfifo()建立的FIFO文件其他进程都可以用读写一般文件的方式存取。当使用open()来打开 FIFO文件时，O_NONBLOCK旗标会有影响
1.当使用O_NONBLOCK 旗标时，打开FIFO 文件来读取的操作会立刻返回，但是若还没有其他进程打开FIFO 文件来读取，则写入的操作会返回ENXIO 错误代码。
2.没有使用O_NONBLOCK 旗标时，打开FIFO 来读取的操作会等到其他进程打开FIFO文件来写入才正常返回。同样地，打开FIFO文件来写入的操作会等到其他进程打开FIFO 文件来读取后才正常返回。
- mkfifo()会依参数pathname建立特殊的FIFO文件，该文件必须不存在，而参数mode为该文件的权限（mode%~umask），因此 umask值也会影响到FIFO文件的权限。Mkfifo()建立的FIFO文件其他进程都可以用读写一般文件的方式存取。当使用open()来打开 FIFO文件时，O_NONBLOCK旗标会有影响
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返回值
若成功则返回0，否则返回-1，错误原因存于errno中。 -
错误代码
| EACCESS | 参数pathname所指定的目录路径无可执行的权限 |
| EEXIST | 参数pathname所指定的文件已存在 |
| ENAMETOOLONG | 参数pathname的路径名称太长 |
| ENOENT | 参数pathname包含的目录不存在 |
| ENOSPC | 文件系统的剩余空间不足 |
| ENOTDIR | 参数pathname路径中的目录存在但却非真正的目录 |
| EROFS | 参数pathname指定的文件存在于只读文件系统内 |
消息队列
消息队列，就是一些消息的列表，用户可以在消息队列中添加消息和读取消息等。从这点上看，消息队列具有一定的FIFO特性，但是它可以实现消息的随机查询，比FIFO具有更大的优势。同时，这些消息又是存在于内核中的，由“队列ID”来标识。
- 消息队列的实现操作
1.创建或打开消息队列。使用的函数是msgget()，这里创建的消息队列的数量会受到系统消息队列数量的限制。
2.添加消息。使用的函数是msgsnd()，它把消息添加到已打开的消息队列末尾。
3.读取消息。使用的函数是msgrcv()，它把消息从消息队列中取走，与FIFO不同的是，这里可以取走指定的某一条消息。
4.控制消息队列。使用的函数是msgctl()，它可以完成多项功能。
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int msgget(key_t key, int msgflg); //创建消息队列
- 参数：
key：消息队列的键值，多个进程可以通过它访问同一个消息队列，其中有个特殊值IPC_PRIVATE。它用于创建当前进程的私有消息队列
msgflg：消息队列的建立标志和存取权限。
返回说明：成功执行时，返回消息队列标识值。失败返回-1，
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);//将消息送入消息队列
- 参数：
msqid：消息队列的识别码。
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 msgbuf {
long mtype; /* 消息类型，必须 > 0 */
char mtext[1]; /* 消息文本 */
};
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。
返回说明：成功执行时，msgsnd()返回0, 失败返回-1
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg);//从消息队列读取信息
- 参数：
msqid：消息队列的队列ID
msgp：消息缓冲区, 同于msgsnd()函数的 msgp
msgsz：消息正文的字节数（不包括消息类型指针变量）
| msgtyp | 说明 |
| 0 | 接收消息队列中第一个消息 |
| 大于0 | 接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息 |
| 小于0 | 接收消息队列中第一个类型值不小于 msgtyp 绝对值且类型值又最小的消息 |
| msgflg | 说明 |
| MSG_NOERROR | 若返回的消息比 msgsz 字节多，则消息就会截短到msgsz字节，且不通知消息发送进程 |
| IPC_NOWAIT | 若在消息队列中并没有相应类型的消息可以接收，则函数立即返回 |
| 0 | msgsnd()调用阻塞直到接收一条相应类型的消息为止 |
成功执行时,返回0, 失败返回-1
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int msgctl (int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf ); //删除消息队列
- 参数：
msqid：消息队列的队列ID
| cmd | 说明 |
| IPC_STAT | 读取消息队列的数据结构msqid_ds，并将其存储在buf指定的地址中 |
| IPC_SET | 设置消息队列的数据结构msqid_ds中的ipc_perm域（IPC操作权限描述结构）值。这个值取自buf参数 |
| IPC_RMID | 从系统内核中删除消息队列 |
buf：描述消息队列的msgqid_ds结构类型变量
成功执行时,返回0, 失败返回-1
学习进度条
| | | | |
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| | 代码行数（新增/累积）| 博客量（新增/累积）|学习时间（新增/累积）|重要成长|
| 目标 | 5000行 | 30篇 | 400小时 | |
| 第一周 | 100/100 | 1/1 | 10/10 |复习了vim、gcc的相关知识|
| 第二周 | 300/400 | 1/2 | 18/28 | 学习了有关gcc、gdb、静态库和动态库、Makefile的相关知识及操作|
| 第三周 | 600/1000 | 0/2 | 18/46 |学习了如何搭建Linux交叉开发环境|
| 第四周 | 1000/2000 | 1/3 | 20/66 |学习了Bootloader的配置、移植和编译|
| 第五周 | 3000/5000 | 1/4 | 30/96 |学习了fopen、fread和fwrite函数，对进程函数fork()以及exec函数族、停止进程函数进行了了解学习|
| 第六周 | 3000/8000 | 0/4 | 20/116 | |
| 第七周 | 4000/12000 | 1/5 | 40/156 |学习了有名管道的读写、消息队列发送和接收信息|
