Linux進程間通信(上)之管道、消息隊列實踐

3、消息隊列

消息隊列（也叫做報文隊列）提供了一個進程向另一個進程發(fā)送一個數(shù)據(jù)塊的方法。每個數(shù)據(jù)塊都被認為含有一個類型，接收進程可以獨立地接收含有不同類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。我們可以通過發(fā)送消息來避免命名管道的同步和阻塞問題。但是消息隊列與命名管道一樣，每個數(shù)據(jù)塊都有一個最大長度的限制。

打開或者創(chuàng)建消息隊列的內(nèi)核持續(xù)性要求每個消息隊列都在系統(tǒng)范圍內(nèi)對應(yīng)唯一的鍵值，所以，要獲得一個消息隊列的描述字，只需要提供該消息隊列的鍵值即可。

消息讀寫操作非常簡單，對于開發(fā)人員來說，每個消息都類似如下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

struct msgbuf
{
 long mtype;
 char mtext[1];
};

3.1、msgget函數(shù)

該函數(shù)用來創(chuàng)建或者訪問一個消息隊列。

int msgget(key_t key, int msgflg);

與其他的IPC機制一樣，程序必須提供一個鍵來命名某個特定的消息隊列。msgflg是一個權(quán)限標志，表示消息隊列的訪問權(quán)限，它與文件的訪問權(quán)限一樣。msgflg可以與IPC_CREAT做或操作，表示當key所命名的消息隊列不存在時創(chuàng)建一個消息隊列，如果key所命名的消息隊列存在時，IPC_CREAT標志會被忽略，成功則返回一個以key命名的消息隊列的標識符（非零整數(shù)），失敗時返回-1。

3.2、msgsnd函數(shù)

該函數(shù)用來向消息隊列發(fā)送一個消息。

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

將發(fā)送的消息存儲在msgp指向的msgbuf結(jié)構(gòu)中，消息大小由msgsz指定。對發(fā)送的消息來說，有意義的msgflg標準為IPC_NOWAIT，指明在消息隊列沒有足夠的空間容納要發(fā)送的消息時，msgsnd是否等待。造成msgsnd()等待的條件有兩種：當前消息的大小與當前消息隊列中的字節(jié)數(shù)之和超過了消息隊列的總?cè)萘?；當前消息隊列的消息?shù)不小于消息隊列的總?cè)萘?，此時，雖然消息隊列中的消息數(shù)目并不多，但基本上都只有一個字節(jié)。調(diào)用成功的時候返回0，失敗返回-1.

3.3、msgrcv函數(shù)

該函數(shù)用來從一個消息隊列獲取消息。

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

msgrcv函數(shù)前面三個參數(shù)和msgsnd函數(shù)的三個參數(shù)一樣不做講解。msgtype可以實現(xiàn)一種簡單的接收優(yōu)先級。如果msgtype為0，就獲取隊列中的第一個消息。如果它的值大于零，將獲取具有相同消息類型的第一個信息。如果它小于零，就獲取類型等于或小于msgtype的絕對值的第一個消息。msgflg用于控制當隊列中沒有相應(yīng)類型的消息可以接收時將發(fā)生的事情。當調(diào)用成功時，該函數(shù)返回放到接收緩存區(qū)中的字節(jié)數(shù)，消息被復(fù)制到由msg_ptr指向的用戶分配的緩存區(qū)中，然后刪除消息隊列中對應(yīng)的消息；失敗則返回-1.

3.4、msgctl函數(shù)

該函數(shù)用來控制消息隊列。

int msgctl(int msgid, int command, struct msgid_ds *buf);

該系統(tǒng)調(diào)用對由msqid標識的消息隊列執(zhí)行cmd操作，共有三種cmd操作：

• IPC_STAT：把msgid_ds結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)設(shè)置為消息隊列的當前關(guān)聯(lián)值，即用消息隊列的當前關(guān)聯(lián)值覆蓋msgid_ds的值。
• IPC_SET：如果進程有足夠的權(quán)限，就把消息列隊的當前關(guān)聯(lián)值設(shè)置為msgid_ds結(jié)構(gòu)中給出的值。
• IPC_RMID：刪除消息隊列。buf是指向msgid_ds結(jié)構(gòu)的指針，它指向消息隊列模式和訪問權(quán)限的結(jié)構(gòu)。成功返回0，否則返回-1。

通過上面的函數(shù)我們清楚如何去創(chuàng)建一個消息隊列那我們簡單的來看一個案例。

(1)創(chuàng)建一條消息隊列msg_get.c

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

int main(void)
{
 int  msgid ; 
 //創(chuàng)建消息隊列，注意，創(chuàng)建后面要有IPC_CREAT標志
 msgid = msgget(0x123456 , IPC_CREAT | 0777);
 if(msgid < 0)
 {
  perror("msgget fail");
  return -1 ; 
 }
 printf("success ... ! \n");
 return 0  ;
}

運行結(jié)果：

那消息隊列呢？怎么查看？使用ipcs –q命令可以查看到剛剛我們創(chuàng)建的消息隊列0x123456。

(2)向消息隊列發(fā)送消息 msgsend.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int main(void)
{
    int msgid ;
    msgid = msgget(0x123456 , 0);
    if(msgid == -1)
    {
        perror("create msg queue fail");
        return -1 ;
    }
    printf("open msg success ... \n");
    int ret ;
    char *p = "hello world" ;
   //發(fā)送hello world到消息隊列0x123456
   //在這里可以直接發(fā)送
    ret = msgsnd(msgid , p , strlen(p) , 0);
    if(ret == -1)
    {
        perror("send msgid fail");
        return -2 ;
    }
    return 0 ;
}

運行結(jié)果：

使用ipcs –p命令查看：

(3)獲取消息隊列中的信息 msgrecv.c 在上面msgsend.c的基礎(chǔ)上，這個例程將上面發(fā)送到消息隊列的信息讀取回來。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int main(void)
{
    int msgid ;
    msgid = msgget(0x123456 , 0);
    if(msgid == -1)
    {
        perror("create msg queue fail");
        return -1 ;
    }
    printf("open msg success ... \n");
    int ret ;
    char buffer[1024] = {0};
    //接收消息隊列中的信息
    ret = msgrcv(msgid , buffer , 11 , 0 , 0);
    if(ret == -1)
    {
        perror("recv msgid fail");
        return -2 ;
    }
    printf("ret: %d  buffer:%s \n" , ret , buffer);
    return 0 ;
}

運行結(jié)果，如圖所示:

那么，如何刪除一個消息隊列呢？先用ipcs –q查看消息隊列，如圖所示：

有兩種方法：

• 1、使用命令ipcrm –q msqid 刪除消息隊列，如圖所示

• 2、使用msgctl函數(shù)，寫IPC_RMID標志刪除消息隊列

(4)刪除消息隊列 msgrm.c

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

int main(void)
{
    int  msgid ;
    msgid = msgget(0x123456 , 0);
    if(msgid < 0)
    {
        perror("msgget fail");
        return -1 ;
    }
    printf("success ... ! msgid:%d \n" , msgid);
    //寫IPC_RMID標志
    if(msgctl(msgid , IPC_RMID , NULL) == 0)
    {
        printf("remove success ... \n");
    }
    return 0  ;
}

運行結(jié)果，如圖所示：

使用系統(tǒng)提供的API的方式，可以將消息隊列刪除。消息隊列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點，相對于管道通信有很大的改觀，而且消息隊列對數(shù)據(jù)的順序處理也是非常有條理性的不會產(chǎn)生混雜性。