Linux多进程通讯之消息队列

消息队列，Unix的通信机制之一，可以理解为是一个存放消息（数据）容器，是一种面向数据报的通讯方式。将消息写入消息队列，然后再从消息队列中取消息，一般来说是先进先出的顺序。可以解决两个进程的读写速度不同（处理数据速度不同），系统耦合等问题。创建的消息队列的生命周期是随内核的，不会随着进程的结束而销毁。在系统中可以运行【 ipcs -q】 的命令查询消息队列，使用【ipcrm -q 消息队列的id】删除一个消息队列。

1.键值生成
每一个消息队列都有一个对应的键值（key）相关联，如同共享内存和信号量一样。生成键值得函数原型如下：

key_t ftok(const char *path ,int id);
其中：
path：一个已存在的路径名
id：0~255之间的一个数值，代表项目ID，自己取

返回值：成功返回键值（相当于32位的int）；出错返回-1

2.消息队列的创建
函数原型如下：

int msgget(key_t key,int flag);
其中：
key：ftok生成的键值
flag：所需要的操作和权限，可以用来控制创建一个消息队列。
	IPC_CREAT：如果不存在key值的消息队列，且权限不为0，则创建消息队列，并返回一个消息队列ID。如果存在，则直接返回消息队列ID
	IPC_CREAT | IPC_EXCL：如果不存在key值的消息队列，且权限不为0，则创建消息队列，并返回一个消息队列ID。如果存在则产生错误

返回值：成功返回消息队列ID；出错返回-1

3.消息队列的发送
函数原型如下：

int msgsnd(int msgid,const void *ptr,size_t nbytes,int flag);
其中：
msgid：为msgget返回的消息队列ID值；
ptr：为消息结构体mymesg指针；
nbytes：为消息结构体mymesg里的字符数组mtext大小，sizeof(mtext)；
flag：值可以为0、IPC_NOWAIT；
		为0时，当消息队列满时，msgsnd将会阻塞，直到消息能写进消息队列或者消息队列被删除；
        为IPC_NOWAIT时，当消息队列满了，msgsnd函数将不会等待，会立即出错返回EAGAIN；

返回值：成功返回0；错误返回-1

4.消息队列的接收
函数原型如下：

 ssize_t msgrcv(int msgid,void *ptr,size_t nbytes,long type,int flag);
 其中：
  msgid：为msgget返回的消息队列ID值；
  ptr：为消息结构体mymesg指针；
  nbytes：为消息结构体mymesg里的字符数组mtext大小，sizeof(mtext)；
  type：在结构体mymesg里我们定义了一个long int mtype，用于分别消息的类型；
  			type ==0 返回队列中的第一个消息；
            type > 0 返回队列中消息类型为type的第一个消息；
            type < 0 返回队列中消息类型值小于等于type绝对值的消息，如果这种消息有若干个，则取类型值最小的消息；
            进程间可以通过约束type值得不同来实现进程间的双向通讯问题（全双工）。
            
  flag:可以为0、IPC_NOWAIT、IPC_EXCEPT；
  			为0时，阻塞式接收消息，没有该类型的消息msgrcv函数一直阻塞等待
        	为IPC_NOWAIT时，如果没有返回条件的消息调用立即返回，此时错误码为ENOMSG
        	为IPC_EXCEPT时，与msgtype配合使用返回队列中第一个类型不为msgtype的消息

返回值：成功返回消息数据部分的长度；错误返回-1

5.消息队列控制
简单的操作就是删除消息队列了，也可以获取和改变消息队列的状态，其函数原型如下：

int msgctl(int msgid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
其中：
msgid：是msgget函数返回的消息队列ID；
cmd：命令类型，选择参数有下述三种：
		IPC_RMID：删除消息队列；
		IPC_STAT：取此队列的msqid_ds结构，并将它存放在buf指向的结构中；
		IPC_SET：改变消息队列的状态，把buf所指的msqid_ds结构中的uid、gid、mode复制到消息队列的msqid_ds结构内。
 buf：是结构体msqid_ds；

返回值：成功返回0；错误返回-1

6.示例代码
send端：

#include
#include
#include
#include
#include

struct mymesg{
	long int mtype;
	char mtext[512];
};

int main(void)
{
	int id = 0;
	struct mymesg ckxmsg;
	key_t key = ftok("/tmp",66);
	id = msgget(key,IPC_CREAT | 0666);
	if(id == -1){
		printf("create msg error \n");
		return 0;
	}
	
	while(1){
		char msg[512];
		memset(msg,0,sizeof(msg));
		ckxmsg.mtype = 1;
		printf("input message:");
		fgets(msg,sizeof(msg),stdin);
		strcpy(ckxmsg.mtext,msg);
 
		if(msgsnd(id,(void *)&ckxmsg,512,0) < 0){
			printf("send msg error \n");
			return 0;
		}
 
		if(strncmp(msg,"QUIT",4) == 0)
			break;
	}
	
	if(msgctl(id,IPC_RMID,NULL) < 0){
		printf("del msg error \n");
		return 0;
	}
	return 0;
}

接收端：

#include
#include
#include
#include
#include

struct mymesg{
	long int mtype;
	char mtext[512];
};

int main(void)
{
	int id = 0;
	struct mymesg ckxmsg;
	key_t key = ftok("/tmp",66);
	id = msgget(key,0666|IPC_CREAT);
	if(id == -1){
		printf("open msg error \n");
		return 0;
	}
	
	while(1){
		if(msgrcv(id,(void *)&ckxmsg,512,1,0) < 0){
			printf("receive msg error \n");
			return 0;
		}
		printf("data:%s\n",ckxmsg.mtext);
		if(strncmp(ckxmsg.mtext,"QUIT",4) ==0)
			break;
	}
	return 0;
}

注：消息队列中的每个消息的大小是有上限的，每个消息队列的总的字节数是有上限的，系统上消息队列可以创建的总数也是有上限的。