Linux进程入门学习（八）-消息队列通信

1.什么是消息队列

消息队列（也叫做报文队列）是一个消息的链式队列。

可以把消息看作一个记录，具有特定的格式以及特定的优先级。对消息队列有写权限的进程可以向中按照一定的规则添加新消息；对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读走消息

2.消息队列特性

1）消息队列是IPC 对象中的一种，消息队列中可以通过唯一的ID 来识别

2）消息队列就是一个消息列表，用户可以在消息队列中添加消息、读消息

3）消息队列可以按照类型来发送/接收信息

消息队列查看：ipcs -q

删除消息队列：ipcrm -q msqid

ipcrm -Q key

3.消息队列的结构

与消息队列相关的数据结构主要有两个：

1）msqid_ds 消息队列数据结构，用来标识整个消息队列的情况

2）msg 消息队列数据结构，是整个消息队列的主体





kernel 中描述消息链表每个节点结构的结构体是

struct msg {
struct msg *msg_next; 指向消息链表中下一个节点的指针
long msg_type; 和msgbuf 中mtype 成员的意义是一样的。
char *msg_spot; /* message text address */
time_t msg_stime; /* msgsnd time */
short msg_ts; /* message text size */
};

kernel 中描述消息的结构体



事实上，在我们自定义的结构中，和它对应的部分可以是任意的数据类型，甚至是多个数据类型的集合。

比如我们可以定义这样的一个消息类型：

struct my_msgbuf {
long mtype; /* Message type */
long request_id; /* Request identifier */
struct client info; /* Client information structure */
};

由此可见消息队列在传送消息上的灵活性。

4.消息队列使用步骤

创建并打开消息队列—— msgget

写消息队列操作—— msgsnd

读消息队列操作—— msgrcv

销毁消息队列—— msgctl

msgget 函数

功能：用于获取消息队列ID

头文件

#include <sys/msg.h>

函数原型

int msgget(key_t key, int msgflg);

返回值

成功：消息队列ID；
失败：-1

参数列表

key_t key：消息队列的key 值
（可以自己写一个正整数，如IPC_PRIVATE也可以调用函数ftok 来获取）
int msgflg:消息队列的访问权限
可以通过IPC_CREAT 创建：IPC_CREAT | 0666（可读可写）

示例：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int msqid;
msqid = msgget(IPC_PRIVATE, 0666);
if(msqid < 0)
{
printf("fail to get message \n");
return -1;
}
printf("success to get message, id = %d \n",msqid);
/* 查看消息队列的创建情况*/
system("ipcs -q");
return 0;
}

ftok 函数

功能：用于获取一个key 值

头文件

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

函数原型

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

返回值

成功：key 值；
失败：-1

参数列表

const char *pathname：路径:"."
int proj_id：给定的一个正整数

示例：利用ftok 函数生成key 值

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int main(int argc, char *argv[])
{
int msqid;
key_t key;
key = ftok("/key", 'a');
if(key < 0)
{
printf("fait to creat key value \n");
return -1;
}
msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0666);
if(msqid < 0)
{
printf("fail to get message \n");
return -1;
}
printf("success to get message, id = %d \n",msqid);
/* 查看消息队列的创建情况*/
system("ipcs -q");
return 0;
}

msgctl 函数

功能：用于消息队列控制

头文件

#include <sys/msg.h>

函数原型

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

返回值

成功：0；失败：-1

参数列表

int msqid：消息队列ID
int cmd ：IPC_RMID 删除消息队列
struct msqid_ds *buf
4000
：消息队列缓冲区如果有IPC_RMID，就设置NULL

示例：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int main(int argc, char *argv[])
{
int msqid;
int ret;
key_t key;
key = ftok("/key", 'a');
if(key < 0)
{
printf("fait to creat key value \n");
return -1;
}
msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0666);
if(msqid < 0)
{
printf("fail to get message \n");
return -1;
}
printf("success to get message, id = %d \n",msqid);
/* 查看消息队列的创建情况*/
system("ipcs -q");
//新添加内容: 删除消息队列
ret = msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL);
if(ret < 0)
{
printf("fail to delete message queue \n");
return -1;
}
system("ipcs -q");
return 0;
}

msgsnd 函数

功能：用于消息发送

头文件

#include <sys/msg.h>

函数原型

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

返回值

成功：0；失败：-1

参数列表

int msqid ：消息队列ID
const void *msgp：指向发送消息的指针
struct mymsg {
long mtype; /* Message type.消息类型*/
char mtext[1]; /* Message text.消息数据*/
}
size_t msgsz：发送消息大小
int msgflg：消息标志
IPC_NOWAIT：消息没有发送完成也会立即返回
0 ：直到消息发送完成再返回

msgrcv 函数

功能：用于消息接收

头文件

#include <sys/msg.h>

函数原型

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

返回值

成功：读取到的消息的大小；失败：-1

参数列表

int msqid：消息队列ID
void *msgp：指向接收消息的指针
struct mymsg {
long mtype; /* Message type.消息类型*/
char mtext[1]; /* Message text.消息数据*/
}
size_t msgsz：接收消息大小
long msgtyp：接受消息的类型
0：接收消息队列中的第一个消息
>0: 接受消息队列中的对应的消息类型
<0: 接收消息队列类型中不小于msgtyp 绝对值消息
int msgflg：消息标志
0：直到消息接收完成再返回
IPC_NOWAIT：消息没有接收完成也会立即返回

示例：

xie@ubuntu:/mnt/hgfs/share/ISP/pratice8.9$ cat msgsnd.c
/**************************************************************************
* File Name: msgsnd.c
* Author: Po Xie
* E-mail: 2446603068@qq.com
* Create Time: Wed 09 Aug 2017 04:33:40 AM PDT
***************************************************************************/

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

#define MAX_MSG 128

struct msgbuf
{
long type;
char buf[MAX_MSG];
};

int main(int argc, char **argv)
{
int msgid;
int err;
int cnt;

key_t key;
key = ftok("./key",'b');
if(key < 0)
{
printf("fail to create key value\n");
return -1;
}
msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666);
if(key < 0)
{

printf("fail to get message \n");
return -1;
}
printf("success to get message \n");

system("ipcs -q");

//添加写操作
struct msgbuf sendbuf,recvbuf;
sendbuf.type = 100;
printf("please enter you message: \n");
fgets(sendbuf.buf, MAX_MSG, stdin);

err = msgsnd(msgid, (void *)&sendbuf, strlen(sendbuf.buf), 0);
if(err < 0)
{
printf("write message fail \n");
return -1;
}
printf("success to write message \n");
printf("err = %d\n",err);

system("ipcs -q");

//添加读操作
memset(recvbuf.buf, 0, MAX_MSG);
cnt = msgrcv(msgid, (void *)&recvbuf, MAX_MSG, 100, 0);
if(cnt < 0)
{
printf("fail to receive message ");
return -1;
}
printf("success to receive message, cnt=%d \n",cnt);
printf("read data = %s\n",recvbuf.buf);

//测试第二次是否还可以读（不可以，会阻塞）
msgrcv(msgid, (void *)&recvbuf, MAX_MSG, 100, 0);
printf("second read data =%s\n",recvbuf.buf);
//删除消息队列
err = msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);
if(err < 0)
{
printf("fail to delete message queue \n");
return -1;

}
system("ipcs -q");
return 0;
}

运行结果：

xie@ubuntu:/mnt/hgfs/share/ISP/pratice8.9$ ./msgsnd
success to get message

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages
0x62270166 0          xie        666        0            0

please enter you message:
hello world, hello linux!
success to write message
err = 0

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages
0x62270166 0          xie        666        26           1

success to receive message, cnt=26
read data = hello world, hello linux!