linux -11-IPC(共享内存和消息队列)

XSI IPC之共享内存 和 消息队列(有固定的套路)

共享内存/消息队列/信号量集 遵循相同的规范,因此编程上有很多共性的东西

共同点:

1.XSI IPC 都是系统内核管理的,叫内核结构。

2.XSI IPC 都有外部的key,类型是key_t,可以定位IPC结构。key本质上就是一个非负整数。

3.外部key的获取方式有三种:

3.1 宏IPC_PRIVATE 做key,这种方式程序员基本上 不用,因为能建IPC结构,但外部不能获取。

3.2 定义一个共同的头文件,所有的key存在头文件中。(key的赋值需要单独定义一个.c文件)

3.3 使用函数 ftok() 生成 key。ftok()是以文件作为参数,这个文件/目录是 必须存在的

4.在内核中的IPC结构都有一个ID代表,这个ID可以用函数获取,这个函数叫:xxxget(key,...),比如:shmget(key,...) msget(key,...)

5.创建IPC结构的函数也是xxxget() ,其中的flat需要写成:IPC_CREAT|0666(权限)

6.在代码中,用ID代表IPC结构,就像用fd代表一个打开的文件一样。

7.每种IPC结构都提供了一个xxxctl()函数,可以实现对IPC结构的查询/修改和删除。比如:shmctl() msgctl()

其中,会有一个cmd参数,至少包括三个值:

IPC_STAT ---查询 man

IPC_SET  ---修改

IPC_RMID ---删除

8.系统提供了一套命令,可以查看或是删除IPC结构:

ipcs  查看IPC结构

ipcs -a 查看所有IPC结构,包括3个

ipcs -m 查看共享内存

ipcs -q 查看消息队列

ipcs -s 查看信号量集

ipcrm 删除ipc结构,按ID 删除

ipcrm -m ID 删除共享内存

ipcrm -q ID 删除消息队列

ipcrm -s ID 删除信号量集

共享内存(shared memory)

共享内存的媒介是一块系统内核管理的物理内存,这块物理内存允许所有进程挂接(映射),多个进程就直接映射到了同一块物理内存。数据可以直接交互,使用完毕后,脱接共享内存(即解除映射)。

共享内存是所有IPC中最快的。

共享内存的使用步骤:(固定步骤)

1. 获取key,使用函数ftok() 或者写公用的头文件。

key_t key = ftok();

2.创建/获取共享内存的内部ID,使用函数shmget()。

3.挂接共享(映射),使用函数shmat()。

4.正常使用共享内存(存取数据)。

5.脱接共享内存(解除映射),使用函数shmdt().

6.如果确保不再使用,可以使用shmctl(IPC_RMID)删除

key_t ftok(char* pathname, int projectId)

path 就是文件/目录的路径,必须存放,否则出错

projectId 是项目ID,0-255 有效(只取后8位二进制)。

int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds* ds)

功能:查询/修改/删除 共享内存

参数:shmid 就是共享内存的内部ID

cmd就是操作方式,包括:查询IPC_STAT 修改IPC_SET 删除IPC_RMID

ds是结构体指针,只对查询和修改有效,删除时传0即可。

返回:成功返回的比较复杂,和cmd有关,失败返回-1。

删除共享内存时,不一定会立即删除,只有nattch为0的共享内存才能删除,如果nattch不为0,只会做一个删除标记,而不会立即删除,但nattch为0时才会删除。

共享内存的有点就是快,缺点:不能很好的处理多个进程同时写数据的情况。

多个进程同时写数据的时候采用消息队列。

消息队列 -- 队列是中数据结构,按照次序存放元素,先入先出

队列中的元素就是消息。

消息队列的使用方式就是先把数据放入消息中,然后把消息放入队列中,队列的管理由内核完成。

消息队列就是以 内核管理的一个队列作为交互的媒介。比较常用的一种IPC。(重点)

消息队列的使用步骤:(固定的套路)

1.使用ftok()或公用的头文件提供一个key。

2.使用msgget(key,...)创建/获取一个消息队列

3.使用msgsnd()发送消息(把消息放入队列)或使用msgrcv()取出消息(把消息从队列中取出)。

4.如果确保不再使用消息队列,可以使用msgctl(IPC_RMID)删除。

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

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

消息分为有类型消息和无类型消息。

无类型消息可以是任意类似的数据,但只能先入先出,如果放入次序和取出次序不同,一定会出现问题。

更多的时候使用有类型消息。

有类型消息必须是一个结构体,

struct 名称{//名称可以自定义,合法标识符

long mtype;//第一个参数必须long,代表消息类型

数组或结构;//数据区,数据放在这里

};

其中,mtype必须大于0;

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

功能:发送消息到消息队列的末尾。

参数:第一个参数 msgid 就是消息队列的id

第二个参数 msgp 就是消息结构体的首地址

第三个参数 msgsz就是消息结构体中数据区的大小(不带类型玩)

第四个参数 msgflg取0或IPC_NOWAIT ,0就是满了会等,IPC_NOWAIT满了直接返回-1.

返回值:成功返回0,失败返回-1;

ssize_t msgrcv(int msgid,void* msgp,size_t msgsz,long msgtype,int flats)

功能:按类型接收消息

参数:msgid,msgp,msgsz,flats和magsnd一样

msgtype 可以取三种值:

>0 就是接受特定类型的消息(类型=msgtype)

0  就是接收任意类型的消息(先入先出)

<0 就是接收类型小于等于|msgtype|的消息,从小到大。不如:msgtype传了-3,接受消息的类型为1 2 3

返回:失败返回-1,成功返回实际接收到的字节数。

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