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IPC通信:Posix消息队列

2013-03-25 11:38 561 查看
 消息队列可以认为是一个链表。进程(线程)可以往里写消息,也可以从里面取出消息。一个进程可以往某个消息队列里写消息,然后终止,另一个进程随时可以从消息队列里取走这些消息。这里也说明了,消息队列具有随内核的持续性,也就是系统不重启,消息队列永久存在。

创建(并打开)、关闭、删除一个消息队列

1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <mqueue.h>   //头文件
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/stat.h>
6 #include <unistd.h>
7 #include <fcntl.h>
8 #include <errno.h>
9
10 #define MQ_NAME ("/tmp")
11 #define MQ_FLAG (O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL) // 创建MQ的flag
12 #define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH) // 设定创建MQ的权限
13
14 int main()
15
16 {
17     mqd_t posixmq;
18     int rc = 0;
19
20     /*
21     函数说明:函数创建或打开一个消息队列
22     返回值:成功返回消息队列描述符,失败返回-1,错误原因存于errno中
23     */
24     posixmq = mq_open(MQ_NAME, MQ_FLAG, FILE_MODE, NULL);
25
26     if(-1 == posixmq)
27     {
28         perror("创建MQ失败");
29         exit(1);
30     }
31
32     /*
33     函数说明:关闭一个打开的消息队列,表示本进程不再对该消息队列读写
34     返回值:成功返回0,失败返回-1,错误原因存于errno中
35     */
36     rc = mq_close(posixmq);
37     if(0 != rc)
38     {
39         perror("关闭失败");
40         exit(1);
41     }
42
43     /*
44     函数说明:删除一个消息队列,好比删除一个文件,其他进程再也无法访问
45     返回值:成功返回0,失败返回-1,错误原因存于errno中
46     */
47     rc = mq_unlink(MQ_NAME);
48     if(0 != rc)
49     {
50         perror("删除失败");
51         exit(1);
52     }
53
54     return 0;
55 }


编译并执行:

1 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# gcc -o crtmq crtmq.c
2 /tmp/ccZ9cTxo.o: In function `main':
3 crtmq.c:(.text+0x31): undefined reference to `mq_open'
4 crtmq.c:(.text+0x60): undefined reference to `mq_close'
5 crtmq.c:(.text+0x8f): undefined reference to `mq_unlink'
6 collect2: ld returned 1 exit status
7 因为mq_XXX()函数不是标准库函数,链接时需要指定;库-lrt;
8 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# gcc -o crtmq crtmq.c -lrt
9
10 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./crtmq
11 最后程序并没有删除消息队列(消息队列有随内核持续性),如再次执行该程序则会给出错误信息:
12 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./crtmq
13 创建MQ失败: File  exit(0)


编译这个程序需要注意几点:

1、消息队列的名字最好使用“/”打头,并且只有一个“/”的名字。否则可能出现移植性问题;(还需保证在根目录有写权限,为了方便我在root权限下测试)

2、创建成功的消息队列不一定能看到,使用一些方法也可以看到,本文不做介绍;

  消息队列的名字有如此规定,引用《UNIX网络编程 卷2》的相关描述: mq_open,sem_open,shm_open这三个函数的第一个参数是

一个IPC名字,它可能是某个文件系统中的一个真正存在的路径名,也可能不是。Posix.1是这样描述Posix IPC名字的。

1)它必须符合已有的路径名规则(最多由PATH_MAX个字节构成,包括结尾的空字节)

2)如果它以斜杠开头,那么对这些函数的不同调用将访问同一个队列,否则效果取决于实现(也就是效果没有标准化)

3)名字中的额外的斜杠符的解释由实现定义(同样是没有标准化) 因此,为便于移植起见,Posix IPC名字必须以一个斜杠打头,并且不能再包含任何其他斜杠符。


IPC通信:Posix消息队列读,写

创建消息队列的程序:

1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <mqueue.h>   //头文件
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/stat.h>
6 #include <unistd.h>
7 #include <fcntl.h>
8 #include <errno.h>
9
10 #define MQ_NAME ("/tmp")
11 #define MQ_FLAG (O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL) // 创建MQ的flag
12 #define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH) // 设定创建MQ的权限
13
14 int main()
15
16 {
17     mqd_t posixmq;
18     int rc = 0;
19
20     /*
21     函数说明:函数创建或打开一个消息队列
22     返回值:成功返回消息队列描述符,失败返回-1,错误原因存于errno中
23     */
24     posixmq = mq_open(MQ_NAME, MQ_FLAG, FILE_MODE, NULL);
25
26     if(-1 == posixmq)
27     {
28         perror("创建MQ失败");
29         exit(1);
30     }
31
32     /*
33     函数说明:关闭一个打开的消息队列,表示本进程不再对该消息队列读写
34     返回值:成功返回0,失败返回-1,错误原因存于errno中
35     */
36     rc = mq_close(posixmq);
37     if(0 != rc)
38     {
39         perror("关闭失败");
40         exit(1);
41     }
42
43 #if 0
44     /*
45     函数说明:删除一个消息队列,好比删除一个文件,其他进程再也无法访问
46     返回值:成功返回0,失败返回-1,错误原因存于errno中
47     */
48     rc = mq_unlink(MQ_NAME);
49     if(0 != rc)
50     {
51         perror("删除失败");
52         exit(1);
53     }
54
55     return 0;
56 #endif
57 }


编译并执行:

1 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# gcc -o crtmq crtmq.c -lrt
2 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./crtmq
3 程序并没有删除消息队列(消息队列有随内核持续性),如再次执行该程序则会给出错误信息:
4 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./crtmq
5 创建MQ失败: File  exit(0)


向消息队列写消息的程序:

消息队列的读写主要使用下面两个函数:
/*头文件*/
#include <mqueue.h>

/*返回:若成功则为消息中字节数,若出错则为-1 */
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned msg_prio);

/*返回:若成功则为0, 若出错则为-1*/
ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned *msg_prio);

/*消息队列属性结构体*/
struct mq_attr {
long mq_flags;       /* Flags: 0 or O_NONBLOCK */
long mq_maxmsg;      /* Max. # of messages on queue */
long mq_msgsize;     /* Max. message size (bytes) */
long mq_curmsgs;     /* # of messages currently in queue */
};


1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <mqueue.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/stat.h>
6 #include <unistd.h>
7 #include <fcntl.h>
8 #include <errno.h>
9
10 /*向消息队列发送消息,消息队列名及发送的信息通过参数传递*/
11 int main(int argc, char *argv[])
12 {
13     mqd_t mqd;
14     char *ptr;
15     size_t len;
16     unsigned int prio;
17     int rc;
18
19     if(argc != 4)
20     {
21         printf("Usage: sendmq <name> <bytes> <priority>\n");
22         exit(1);
23     }
24
25     len = atoi(argv[2]);
26     prio = atoi(argv[3]);
27
28     //只写模式找开消息队列
29     mqd = mq_open(argv[1], O_WRONLY);
30     if(-1 == mqd)
31     {
32         perror("打开消息队列失败");
33         exit(1);
34     }
35
36     // 动态申请一块内存
37     ptr = (char *) calloc(len, sizeof(char));
38     if(NULL == ptr)
39     {
40         perror("申请内存失败");
41         mq_close(mqd);
42         exit(1);
43     }
44
45     /*向消息队列写入消息,如消息队列满则阻塞,直到消息队列有空闲时再写入*/
46     rc = mq_send(mqd, ptr, len, prio);
47     if(rc < 0)
48     {
49         perror("写入消息队列失败");
50         mq_close(mqd);
51         exit(1);
52     }
53
54     // 释放内存
55     free(ptr);
56     return 0;
57 }


编译并执行:

1 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# gcc -o sendmq sendmq.c -lrt
2 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./sendmq /tmp 30 15
3 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./sendmq /tmp 30 16
4 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./sendmq /tmp 30 17
5 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./sendmq /tmp 30 18


  上面先后向消息队列“/tmp”写入了四条消息,因为先前创建的消息队列只允许存放3条消息,本次第四次写入时程序会阻塞。直到有另外进程从消息队列取走消息后本次写入才成功返回。
读消息队列:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mqueue.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

/*读取某消息队列,消息队列名通过参数传递*/
int main(int argc, char *argv[])
{
mqd_t mqd;
struct mq_attr attr;
char *ptr;
unsigned int prio;
size_t n;
int rc;

if(argc != 2)
{
printf("Usage: readmq <name>\n");
exit(1);
}

/*只读模式打开消息队列*/
mqd = mq_open(argv[1], O_RDONLY);
if(mqd < 0)
{
perror("打开消息队列失败");
exit(1);
}

// 取得消息队列属性,根据mq_msgsize动态申请内存
rc = mq_getattr(mqd, &attr);
if(rc < 0)
{
perror("取得消息队列属性失败");
exit(1);
}

/*动态申请保证能存放单条消息的内存*/
ptr = calloc(attr.mq_msgsize, sizeof(char));
if(NULL == ptr)
{
printf("动态申请内存失败\n");
mq_close(mqd);
exit(1);
}

/*接收一条消息*/
n = mq_receive(mqd, ptr, attr.mq_msgsize, &prio);
if(n < 0)
{
perror("读取失败");
mq_close(mqd);
free(ptr);
exit(1);
}

printf("读取 %ld 字节\n  优先级为 %u\n", (long)n, prio);
return 0;
}


编译并执行:

1 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# vi readmq.c
2 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# vi readmq.c
3 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# gcc -o readmq readmq.c -lrt
4 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./readmq /tmp
5 读取 30 字节
6   优先级为 18
7 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./readmq /tmp
8 读取 30 字节
9   优先级为 17
10 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./readmq /tmp
11 读取 30 字节
12   优先级为 16
13 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./readmq /tmp
14 读取 30 字节
15     优先级为 15
16 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./readmq /tmp


  程序执行五次,第一次执行完,先前阻塞在写处的程序成功返回。第五次执行,因为消息队列已经为空,程序阻塞。直到另外的进程向消息队列写入一条消息。另外,还可以看出Posix消息队列每次读出的都是消息队列中优先级最高的消息。


IPC通信:Posix消息队列的属性设置

Posix消息队列的属性使用如下结构存放:
struct mq_attr
{
long mq_flags; /*阻塞标志位,0为非阻塞(O_NONBLOCK)*/
long mq_maxmsg; /*队列所允许的最大消息条数*/
long mq_msgsize; /*每条消息的最大字节数*/
long mq_curmsgs; /*队列当前的消息条数*/
};
队列可以在创建时由mq_open()函数的第四个参数指定mq_maxmsg,mq_msgsize。 如创建时没有指定则使用默认值,一旦创建,则不可再改变。
队列可以在创建后由mq_setattr()函数设置mq_flags

#include <mqueue.h>

/*取得消息队列属性,放到mqstat地fh*/
int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *mqstat);

/*设置消息队列属性,设置值由mqstat提供,原先值写入omqstat*/
int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *mqstat, struct mq_attr *omqstat);

均返回:若成功则为0,若出错为-1


程序获取和设置消息队列的默认属性:

1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <mqueue.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/stat.h>
6 #include <unistd.h>
7 #include <fcntl.h>
8 #include <errno.h>
9
10 #define MQ_NAME ("/tmp")
11 #define MQ_FLAG (O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL) // 创建MQ的flag
12 #define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH) // 设定创建MQ的权限
13
14 int main()
15 {
16     mqd_t posixmq;
17     int rc = 0;
18
19     struct mq_attr mqattr;
20
21     // 创建默认属性的消息队列
22     posixmq = mq_open(MQ_NAME, MQ_FLAG, FILE_MODE, NULL);
23     if(-1 == posixmq)
24     {
25         perror("创建MQ失败");
26         exit(1);
27     }
28
29     // 获取消息队列的默认属性
30     rc = mq_getattr(posixmq, &mqattr);
31     if(-1 == rc)
32     {
33         perror("获取消息队列属性失败");
34         exit(1);
35     }
36
37     printf("队列阻塞标志位:%ld\n", mqattr.mq_flags);
38     printf("队列允许最大消息数:%ld\n", mqattr.mq_maxmsg);
39     printf("队列消息最大字节数:%ld\n", mqattr.mq_msgsize);
40     printf("队列当前消息条数:%ld\n", mqattr.mq_curmsgs);
41
42     rc = mq_close(posixmq);
43     if(0 != rc)
44     {
45         perror("关闭失败");
46         exit(1);
47     }
48
49     rc = mq_unlink(MQ_NAME);
50     if(0 != rc)
51     {
52         perror("删除失败");
53         exit(1);
54     }
55     return 0;
56 }


编译并执行:

1 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# gcc -o attrmq attrmq.c -lrt
2 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./attrmq
3 队列阻塞标志位:0
4 队列允许最大消息数:10
5 队列消息最大字节数:8192
6 队列当前消息条数:0
7 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary#


设置消息队列的属性:

1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <mqueue.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/stat.h>
6 #include <unistd.h>
7 #include <fcntl.h>
8 #include <errno.h>
9
10 #define MQ_NAME ("/tmp")
11 #define MQ_FLAG (O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL) // 创建MQ的flag
12 #define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH) // 设定创建MQ的权限
13
14 int main()
15 {
16     mqd_t posixmq;
17     int rc = 0;
18
19     struct mq_attr mqattr;
20
21     // 创建默认属性的消息队列
22     mqattr.mq_maxmsg = 5; // 注意不能超过系统最大限制
23     mqattr.mq_msgsize = 8192;
24     //posixmq = mq_open(MQ_NAME, MQ_FLAG, FILE_MODE, NULL);
25     posixmq = mq_open(MQ_NAME, MQ_FLAG, FILE_MODE, &mqattr);
26
27     if(-1 == posixmq)
28     {
29         perror("创建MQ失败");
30         exit(1);
31     }
32
33     mqattr.mq_flags = 0;
34     mq_setattr(posixmq, &mqattr, NULL);// mq_setattr()只关注mq_flags,adw
35
36     // 获取消息队列的属性
37     rc = mq_getattr(posixmq, &mqattr);
38     if(-1 == rc)
39     {
40         perror("获取消息队列属性失败");
41         exit(1);
42     }
43
44     printf("队列阻塞标志位:%ld\n", mqattr.mq_flags);
45     printf("队列允许最大消息数:%ld\n", mqattr.mq_maxmsg);
46     printf("队列消息最大字节数:%ld\n", mqattr.mq_msgsize);
47     printf("队列当前消息条数:%ld\n", mqattr.mq_curmsgs);
48
49     rc = mq_close(posixmq);
50     if(0 != rc)
51     {
52         perror("关闭失败");
53         exit(1);
54     }
55
56     rc = mq_unlink(MQ_NAME);
57     if(0 != rc)
58     {
59         perror("删除失败");
60         exit(1);
61     }
62
63     return 0;
64 }


编译运行:

1 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# gcc -o setattrmq setattrmq.c -lrt
2 root@linux:/mnt/hgfs/C_libary# ./setattrmq
3 队列阻塞标志位:0
4 队列允许最大消息数:5
5 队列消息最大字节数:8192
6 队列当前消息条数:0


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