IPC--消息队列

消息队列的特点

消息队列是生命周期是随进程的，同时消息队列可以实现的是消息的传递方向是双向的。接受者和发送者时通过发送一个数据块来进性消息传递的，每个消息的数据类型不一样依次来进行区分我们该取哪个数据。消息队列是基于消息的，并不是像管道一样基于字节流，因此我可以一次放入或者取出一个数据块，另外也不是先进先出的。但是消息队列也有一个最大的存储上限（MSGMAX）。

IPC对象 数据结构

我们可以理解，每个消息队列也是一个数据存储空间，系统 为了维护这个存储空间，定义了一个数据结构用于维护它的各种信息

struct ipc_perm {
key_t __key; /* Key supplied to xxxget(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 */
};

简单的解释其中的几个数据

__key:类似于内存描述符pc一样，__key也是一个标志某一个消息队列的唯一标识符，唯一的身份ID。

cuid：创建用户id

cgid：创建用户组id

mode：消息队列相关权限

消息队列结构（/usr/include/linux/msg.h）

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) */
};

我们可以看到消息队列结构中的第一个内容就是IPC数据的对象结构体，可以这样简单的理解，我们的所有的消息队列用一个队列进行维护，这个队列中就放置了很多关于消息队列的各个信息。

消息队列的创建

#include<sys/types.h>
#include<msg.h>
#include<ipc.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);

其中的key可以理解为一个端口号，我们可以这样理解消息队列也是一个存储空间，把它比作是一个房间，而中国key就是房间的门，就是一个端口。接下来会介绍 一个函数ftok，由他来生成key。msgflg是操作消息队列的方式，有两个参数IPC_CREAT和IPC_EXCL,当我们单独的使用IPC_CREAT如果IPC不存在创建一个新的IPC，如果已经存在则打开它；通常IPC_EXCL不单独使用，我们是结合着IPC_CREAT一起使用，这样做的结果是保证所得的对象是新建的，而不是已经打开的。

程序详解

下面的这个程序，写了一个客户端一个服务端，然后利用消息队列进行进程间通信

封装函数

#include"comm.h"

int commMsgQueue(int flag)   //这里封装了一个关于消息队列的一个函数，通过传入参数即IPC_CREAT和IPC_EXCL来完成创建消息队列和得到消息队列的操作,这里加上static只是想让这个函数在本文件中有效
{
key_t key = ftok(".",0);   //第一个参数是路径名，第二个参数是随意给的一个,这里我如果使用的是"./queue"就错误
//这里一开始写0x6666，然后错了
if(key < 0)
{
printf("ftok error\n");
return -1;
}
int queue = msgget(key,flag);   //key是生成的一个端口，后面的两个宏时固有的参数，0666是访问 的权限
if(queue == -1)
{
printf("msgget error\n");
return -2;
}
return queue;   //这里我开始返回值是0，，这个是错误的，应该返回的是消息队列id，因为这个id以后会用到
}

int creatMsgQueue()
{
int ret = commMsgQueue(IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
if(ret < 0)
{
printf("creatMsgQueue error\n");
return -1;
}
return ret;
}

int getMsgQueue()
{
int ret = commMsgQueue(IPC_CREAT);
if(ret < 0)
{
printf("getMsgQueue error\n");
return -1;
}
return ret;
}

int desMsgQueue(int id)
{
int flag = msgctl(id,IPC_RMID,NULL);
if(flag < 0)
{
printf("delete error\n");
return -1;
}
return 0;
}

int rcvMsg(int id,int who,char* recbuf)  //我们需要得到某一个队列中的消息，所以这里传入队列号，另外我们还需要传入一个类型，这个类型是确认某一个类型呢的
{
msginfo buf;
int ret = msgrcv(id,&buf,sizeof(buf.mtext),who,0);
strcpy(recbuf,buf.mtext);
if(ret < 0)
{
printf("rcvMsg error\n");
return -1;
}
return 0;
}

int sndMsg(int id,int who,char* sndbuf)  //标记要往哪个队列里面发，标记发送或者是接受的数据类型,who就是相当于标记数据类型
{
int  ret;
msginfo buf;
buf.mtype = who;  //who是用来标记数据类型 的
strcpy(buf.mtext,sndbuf);  //这个时候我们应该是从外面传入一个数据
//int msqid = getMsgQueue();//这里不能这样使用，因为我们要往一个消息队列中发送数据的时候，应该在外面把这个队列的id传进来
//
ret = msgsnd(id,(void*)&buf,sizeof(buf.mtext),0);  //虽然在这个函数中没有使用到who，但是who传进来是为了标记
//上面的那个buf.mtype的    发数据的时候只需要标记自己的类型就好了，所以这个函数中并没有who选项用来标记数据的
//类型，但是在上面的取数据的时候却需要who这个选项 用来识别我应该取什么样子的数据类型
if(ret < 0)
{
printf("sndMsg error\n");
return -1;
}
return 0;
}

server

#include"comm.h"
int main()
{
int id = creatMsgQueue();
char  sndbuf[1024];
char recbuf[1024];
int i = 0;
printf("%d\n",id);
//  printf("creat queue success\n");
while(i++ < 10)
{
printf("请输入：");
scanf("%s",sndbuf);
//  sleep(1);
//  rcvMsg(id,CLIENT,recbuf);
//  printf("%s",recbuf);
//sleep(1);
sndMsg(id,SERVER,sndbuf);
rcvMsg(id,CLIENT,recbuf);
printf("client say # %s\n",recbuf);
}
desMsgQueue(id);
return 0;
}

client

#include"comm.h"
int main()
{
//  int id = creatMsgQueue();
char  sndbuf[1024];
char recbuf[1024];
int i = 0;
int id = getMsgQueue();
//  printf("creat queue success\n");
while(i++ < 10)
{
//printf("请输入：");
//scanf("%s",sndbuf);
//  sleep(1);
//  rcvMsg(id,CLIENT,recbuf);
//  printf("%s",recbuf);
//sleep(1);
//sndMsg(id,CLIENT,sndbuf);
rcvMsg(id,SERVER,recbuf);
printf("server say # %s\n",recbuf);
printf("请输入 #");
scanf("%s",sndbuf);
//sleep(1);
sndMsg(id,CLIENT,sndbuf);
}
//desMsgQueue(id);
return 0;
}

comm.h

#ifndef __COMM_H__
#define __COMM_H__

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

typedef struct _msginfo{
long mtype;
char mtext[1024];
}msginfo;

#define CLIENT 1
#define SERVER 2

int getMsgQueue();
int creatMsgQueue();
int commMsgQueue(int flag);
int desMsgQueue(int id);
int commMsg();
int sndMsg(int id,int who,char* sndbuf);
int rcvMsg(int id,int who,char* recbuf);

#endif