Linux 进程信息 system V-IPC 之消息队列

消息队列 (MSG)

回忆前面所述的管道，这种通信机制的一个弊端是：你无法在管道中读取一个“指定” 的数据，尽管使用有名管道时信息之间不会相互踩踏,但是在多个进程同时往同一个管道发送数据的情况下,无法直接提取自己想要的某个进程发的数据,因为这些数据没有做任何标记，读者进程只能按次序地挨个读取，因此多对进程之间的相互通信，除非使用多条管道分别处理，否则无法使用一条管道来完成。

消息队列的特点

消息队列提供一种带有数据标识的特殊管道，使得每一段被写入的数据都变成带标识的 消息，读取该段消息的进程只要指定这个标识就可以正确地读取，而不会受到其他消息的干 扰，从运行效果来看，一个带标识的消息队列，就像多条并存的管道一样。

消息队列的使用方法一般是：

1 ，发送者：

A)  获取消息队列的 ID

B)  将数据放入一个附带有标识的特殊的结构体，发送给消息队列。

 2 ，接收者：

A)  获取消息队列的 ID

B)  将指定标识的消息读出。

当发送者和接收者都不再使用消息队列时，及时删除它以释放系统资源。 下面详细解剖消息队列 (MSG) 的 API。

功能	获取消息队列的 ID
头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>
原型	int msgget(key_t key, int msgflg);
参数	key	消息队列的键值
	msgflg	IPC CREAT _	如果 key 对应的 MSG 不存在，则创建该对象
		IPC  EXCL _	如果该 key 对应的 MSG 已经存在，则报错
		mode	MSG 的访问权限 (八进制，如 0644)
返回值	成功	该消息队列的 ID
	失败	- 1
备注	如果 key 指定为为 IPC_PRIVATE，则会自动产生一个随机未用的新键值

 函数 msgget()的接口规范

使用该函数需要注意的以下几点：

1，选项 msgflg 是一个位屏蔽字，因此 IPC_CREAT、IPC_EXCL 和权限 mode 可以用位 或的方式叠加起来，比如：msgget(key, IPC_CREAT | 0666); 表示如果 key 对应的消息队 列不存在就创建，且权限指定为 0666，若已存在则直接获取 ID。

2，权限只有读和写，执行权限是无效的，例如 0777 跟 0666 是等价的。

3，当 key 被指定为 IPC_PRIVATE 时，系统会自动产生一个未用的 key 来对应一个新的 消息队列对象。一般用于线程间通信。

功能	发送、接收消息
头文件	#include ys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>
原型	int msgsnd(int msqid, const void *msgp,   size_t msgsz, intmsgflg); ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp,size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
参数	msqid	发送、接收消息的消息队列 ID
	msgp	要发送的数据、要接收的数据的存储区域指针
	msgsz	要发送的数据、要接收的数据的大小
	msgtyp	这是 msgrcv 独有的参数，代表要接收的消息的标识
	msgflg	IPC  NOWAIT _		非阻塞读出、写入消息
		MSG  EXCEPT _		读取标识不等于 msgtyp 的第一个消息
		MSG  NOERROR _		消息尺寸比 msgsz 大时，截断消息而不报错
返回值	成功	msgsnd( )	0

		msgrcv( )	真正读取的字节数
	失败	- 1
备注	无

使用这两个收、发消息函数需要注意以下几点：

1，发送消息时，消息必须被组织成以下形式：

struct msgbuf

{

long mtype;  // 消息的标识

char mtext[1];    // 消息的正文

};

也就是说：

发送出去的消息必须以一个 long 型数据打头,作为该消息的标识，后面的数据则没有要求。

2，消息的标识可以是任意长整型数值，但不能是 0L。

3，参数 msgsz 是消息中正文的大小，不包含消息的标识。

功能	设置或者获取消息队列的相关属性
头文件	#include ys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>
原型	int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
参数	msqid	消息队列 ID
	cmd	IPC  STAT _	获取该 MSG 的信息，储存在结构体 msqid_ds 中
		IPC SET _	设置该 MSG 的信息，储存在结构体 msqid_ds
		IPC  RMID _	立即删除该MSG，并且唤醒所有阻塞在该 MSG 上的进程， 同时忽略第三个参数
		IPC INFO _	获得关于当前系统中 MSG 的限制值信息
		MSG INFO _	获得关于当前系统中 MSG 的相关资源消耗信息
		MSG STAT _	同 IPC_STAT，但 msgid 为该消息队列在内核中记录所有 消息队列信息的数组的下标，因此通过迭代所有的下标 可以获得系统中所有消息队列的相关信息
	buf	相关信息结构体缓冲区
返回值	成功	IPC  STAT _	0
		IPC  SET _
		IPC  RMID _
		IPC  INFO _	内核中记录所有消息队列信息的数组的下标最大值
		MSG  INFO _
		MSG  STAT _	返回消息队列的 ID
	失败	- 1

示例代码

创建一个消息队列

#include 
#include 
#include 
#include 

struct msgbuf {
   long mtype;       /* message type, must be > 0 */
   char mtext[128];//mtext[0]    /* message data */
};


int main()
{
	//创建KEY键值
	key_t key = ftok("./", 1);
	//创建消息队列
	int msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0777);//open('',O_CREAT|O_)
	if(-1 == msgid)
	{
		perror("creat msg failed");
		return -1;
	}
	struct msgbuf buf;
	buf.mtype = 1;
	
	while(1)
	{
		fgets(buf.mtext,128,stdin);
		
		msgsnd(msgid, &buf, sizeof(buf), 0); 
		
	}
	
	
}

创建接收队列 

#include 
#include 
#include 
#include 

struct msgbuf {
   long mtype;       /* message type, must be > 0 */
   char mtext[128];//mtext[0]    /* message data */
};


int main()
{
	//创建KEY键值
	key_t key = ftok("./", 1);
	//创建消息队列
	int msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0777);//open('',O_CREAT|O_)
	if(-1 == msgid)
	{
		perror("creat msg failed");
		return -1;
	}
	struct msgbuf msg;
	
	while(1)
	{
		
		
		msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msg), 1, 0);
		
		printf("%s\n",msg.mtext);

		
	}
	
	
}

消息队列总结

消息队列使用简单，老少咸宜，但是他跟管道一样，都是需要“代理人”的进程通信机

制：内核充当了这个代理人，内核为使用者分配内存，检查边界，设置阻塞，以及各种权限

监控，使得我们用起来非常省心省力，但是任何事情都是有代价的：代理人机制使得他们的 效率都不高，因为两个进程的数据传递并不是直接了当的，而是要经过内核的辗转接力的， 因而他们都不适合用来传输海量数据。

而能解决这个问题的，就是下面要解剖的共享内存，欲知后事如何，且听下节分解。