嵌入式Linux并发程序设计，进程间通信方式，System V IPC，消息队列，打开/创建msgget(), 发送消息msgsnd()，格式，接收消息msgrcv()，控制消息队列 msgctl()

1，消息队列

1. 消息队列是System V IPC对象的一种
2. 消息队列由消息队列ID来唯一标识
3. 消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等
4. 消息队列可以按照类型来发送/接收消息（不同的进程可以通过一个消息队列，实现向某一个进程发送消息；可以在消息队列中为每个进程定义不同的消息类型，当前进程只需接受自己的类型的消息，发送对方的类型的消息）

2，消息队列结构

3，消息队列使用步骤

1. 打开/创建消息队列 msgget
2. 向消息队列发送消息 msgsnd
3. 从消息队列接收消息 msgrcv
4. 控制消息队列 msgctl

3.1，打开/创建消息队列 msgget()

#include
#include
int msgget(key_t key, int msgflg);

1. 成功时返回消息队列的id，失败时返回EOF
2. key 和消息队列关联的key IPC_PRIVATE 或 ftok
3. msgflg 标志位 IPC_CREAT|0666

3.1.1,打开/创建消息队列—示例msgget()

……
int main() 
{
   int msgid;
   key_t key;

   if ((key = ftok(“.”, ‘q’)) == -1) {
      perror(“ftok”);  exit(-1);
   }
   if ((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) < 0) {
      perror(“msgget”); exit(-1);
   }
   …… 
   return 0;
}

3.2，向消息队列发送消息 msgsnd()

#include
#include
int msgsnd(int msgid, const void *msgp, size_t size,int msgflg);

1. 成功时返回0，失败时返回-1
2. msgid 消息队列id
3. msgp 消息缓冲区地址（存放的是要发送的消息）
4. size 消息正文长度
5. msgflg 标志位 0（阻塞方式，表示消息发送成功了才返回） 或 IPC_NOWAIT（不需要等待消息完全发送成功就可以返回，如：消息队列满了）

3.2.1，消息格式

1. 通信双方首先定义好统一的消息格式
2. 用户根据应用需求定义结构体类型
3. 首成员类型为long,代表消息类型(正整数)
4. 其他成员都属于消息正文

3.2.2，消息发送—示例

typedef  struct 
{
   long mtype;
   char mtext[64];
} MSG;
#define  LEN  (sizeof(MSG) – sizeof(long))
int main() 
{
   MSG buf;
   ……
   buf.mtype = 100; 
   fgets(buf.mtext, 64, stdin);
   msgsnd(msgid, &buf,LEN, 0);
   …… 
   return 0;
}

3.3，从消息队列接收消息 msgrcv()

#include
#include
int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t size, long msgtype,int msgflg);

1. 成功时返回收到的消息长度，失败时返回-1
2. msgid 消息队列id
3. msgp 消息缓冲区地址
4. size 指定接收的消息长度 （超过指定长度的部分会丢失）
5. msgtype 指定接收的消息类型，指定成0表示接收消息队列中最早的一个消息 ，指定成负数表示按优先级接受
6. msgflg 标志位 0（0表示接收不成功则阻塞，直到有消息了，或消息队列被删除了出错返回，或被信号打断了） 或 IPC_NOWAIT

3.3.1，消息接收—示例

typedef  struct {
   long mtype;
   char mtext[64];
} MSG;
#define  LEN  (sizeof(MSG) – sizeof(long))
int main() {
   MSG buf;
   ……
   if (msgrcv(msgid, &buf,LEN, 200, 0) < 0) {
      perror(“msgrcv”);
      exit(-1);
   }
   ……
}

3.4，控制消息队列 msgctl()

#include
#include
int msgctl(int msgid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

1. 成功时返回0，失败时返回-1
2. msgid 消息队列id
3. cmd 要执行的操作 IPC_STAT（获取属性） / IPC_SET （设置属性）/ IPC_RMID（删除消息队列，第三个参数传NULL）
4. buf 存放消息队列属性的地址

消息队列的删除和共享内存不一样。共享内存系统会检查，所有进程都取消映射了才会真的删除，而消息只要进程一执行IPC_RMID，消息队列会立刻被删除

4，消息队列—示例

要求：两个进程通过消息队列轮流将键盘输入的字符串发送给对方，接收并打印对方发送的消息

/******clientA.c******/
#include 
#include 
#include
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct{
	long mtype;
	char mtext[64];
}MSG; 

#define LEN (sizeof(MSG) - sizeof(long))
#define TypeA 100
#define TypeB 200

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key;
	int msgid;
	MSG buf;

	if((key = ftok(".",'q')) < 0)
	{
		perror("ftok");
		exit(-1);
	}

	if((msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) < 0)
	{
		perror("msgget");
		exit(-1);
	}

	while(1)
	{
		buf.mtype = TypeB;
		printf("input >");
		fgets(buf.mtext,64,stdin);
		msgsnd(msgid,&buf,LEN,0);
		if(msgrcv(msgid,&buf,LEN,TypeA,0) < 0)
		{
			perror("msgrcv");
			exit(-1);
		}
		printf("recv from clientB: %s",buf.mtext);
	}

	return 0;
}

/******clientB.c******/
#include 
#include 
#include
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct{
	long mtype;
	char mtext[64];
}MSG; 

#define LEN (sizeof(MSG) - sizeof(long))
#define TypeA 100
#define TypeB 200

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key;
	int msgid;
	MSG buf;

	if((key = ftok(".",'q')) < 0)
	{
		perror("ftok");
		exit(-1);
	}

	if((msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) < 0)
	{
		perror("msgget");
		exit(-1);
	}
	while(1)
	{
		if(msgrcv(msgid,&buf,LEN,TypeB,0) < 0)
		{
			perror("msgrcv");
			exit(-1);
		}
		printf("recv from clientA: %s",buf.mtext);
	
		buf.mtype = TypeA;
		printf("input >");
		fgets(buf.mtext,64,stdin);
		msgsnd(msgid,&buf,LEN,0);
	}

	return 0;
}

步骤	终端一	终端二
			·在终端一运行clinntA ·在终端二中可用命令ipcs -q看到系统消息队列中多了一消息队列	linux@linux:~/test/interprocess/message_queue$ ./clientA.out input >	linux@linux:~/test/interprocess/message_queue$ ipcs -q ------ Message Queues -------- key msqid owner perms used-bytes messages 0x7107f38d 32768 linux 666 0 0
·在终端二运行clinntB ·在两个中断中可以交替输入，打印信息	linux@linux:~/test/interprocess/message_queue$ ./clientA.out input >ABC input >recv from clientB: ZXCV	linux@linux:~/test/interprocess/message_queue$ ./clientB.out recv from clientA: ABC input >ZXCV
·在终端二关闭clinntB（Ctrl-C） ·在终端一中继续输入 ·在终端二中可用命令ipcs -q看到系统消息队列仍然存在	input >qwe	^C linux@linux:~/test/interprocess/message_queue$ ipcs -q ------ Message Queues -------- key msqid owner perms used-bytes messages 0x7107f38d 32768 linux 666 64 1
·在终端二输入ipcrm -q 32768手动删除消息队列 ·可以在终端一中看到clinntA自动结束运行	linux@linux:~/test/interprocess/message_queue$ ipcrm -q 32768

改进，增添退出处理，程序结束，自动删除消息队列

/******clientA.c******/ 
#include 
#include 
#include
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct{
	long mtype;
	char mtext[64];
}MSG; 

#define LEN (sizeof(MSG) - sizeof(long))
#define TypeA 100
#define TypeB 200

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key;
	int msgid;
	MSG buf;

	if((key = ftok(".",'q')) < 0)
	{
		perror("ftok");
		exit(-1);
	}

	if((msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) < 0)
	{
		perror("msgget");
		exit(-1);
	}

	while(1)
	{
		buf.mtype = TypeB;
		printf("input >");
		fgets(buf.mtext,64,stdin);
		msgsnd(msgid,&buf,LEN,0);
		if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)break;
		if(msgrcv(msgid,&buf,LEN,TypeA,0) < 0)
		{
			perror("msgrcv");
			exit(-1);
		}
		if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)
		{
			msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);
			exit(0);
		}
		printf("recv from clientB: %s",buf.mtext);
	}

	return 0;
}

/******clientB.c******/ 
#include 
#include 
#include 
#include
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct{
	long mtype;
	char mtext[64];
}MSG; 

#define LEN (sizeof(MSG) - sizeof(long))
#define TypeA 100
#define TypeB 200

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key;
	int msgid;
	MSG buf;

	if((key = ftok(".",'q')) < 0)
	{
		perror("ftok");
		exit(-1);
	}

	if((msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) < 0)
	{
		perror("msgget");
		exit(-1);
	}
	while(1)
	{
		if(msgrcv(msgid,&buf,LEN,TypeB,0) < 0)
		{
			perror("msgrcv");
			exit(-1);
		}
		if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)
		{
			msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);
			exit(0);
		}
		printf("recv from clientA: %s",buf.mtext);
	
		buf.mtype = TypeA;
		printf("input >");
		fgets(buf.mtext,64,stdin);
		msgsnd(msgid,&buf,LEN,0);
		if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)break;
	}

	return 0;
}

改进思路：
·通过多进程/线程实现同时收发消息
·引入服务器端，实现不同通信方式

/******clientA.c******/ 
#include 
#include 
#include
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct{
	long mtype;
	char mtext[64];
}MSG; 

#define LEN (sizeof(MSG) - sizeof(long))
#define TypeA 100
#define TypeB 200

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key;
	int msgid;
	MSG buf;
	pid_t pid;

	if((key = ftok(".",'q')) < 0)
	{
		perror("ftok");
		exit(-1);
	}

	if((msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) < 0)
	{
		perror("msgget");
		exit(-1);
	}
	if((pid = fork()) < 0)
	{
		perror("fork");
		exit(-1);
	}
	else if (pid == 0)
	{
		while(1)
		{
			buf.mtype = TypeB;
			printf("input >");
			fgets(buf.mtext,64,stdin);
			msgsnd(msgid,&buf,LEN,0);
			if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)break;
		}
	}
	else
	{
		while(1)
		{
			if(msgrcv(msgid,&buf,LEN,TypeA,0) < 0)
			{
				perror("msgrcv");
				exit(-1);
			}
			if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)
			{
				msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);
				exit(0);
			}
			printf("recv from clientB: %s",buf.mtext);
		}
		kill(pid,SIGUSR1);
	}
	return 0;
}

/******clientB.c******/ 
#include 
#include 
#include 
#include
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct{
	long mtype;
	char mtext[64];
}MSG; 

#define LEN (sizeof(MSG) - sizeof(long))
#define TypeA 100
#define TypeB 200

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key;
	int msgid;
	MSG buf;
	pid_t pid;

	if((key = ftok(".",'q')) < 0)
	{
		perror("ftok");
		exit(-1);
	}

	if((msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) < 0)
	{
		perror("msgget");
		exit(-1);
	}
	if((pid = fork()) < 0)
	{
		perror("fork");
		exit(-1);
	}
	else if(pid == 0)
	{
		while(1)
		{
			if(msgrcv(msgid,&buf,LEN,TypeB,0) < 0)
			{
				perror("msgrcv");
				exit(-1);
			}
			if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)
			{
				msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);
				exit(0);
			}
			printf("recv from clientA: %s",buf.mtext);
		}
	}
	else
	{
		while(1)
		{
			buf.mtype = TypeA;
			printf("input >");
			fgets(buf.mtext,64,stdin);
			msgsnd(msgid,&buf,LEN,0);
			if(strcmp(buf.mtext,"quite\n") == 0)break;
		}
		kill(pid,SIGUSR1);
	}

	return 0;
}