进程间通信--消息队列

xiaoxiao2021-02-28  116

Linux的一个重要特色就是允许两个进程间通过数据交换进行通信,这样简单的程序就可以组合起来实现复杂的任务。现在我们主要谈谈基于系统V IPC机制的通信方式–消息队列。

一.什么是消息队列?

消息队列是消息的链表,每个消息都有固定的最大长度。消息可以加到队列的尾部,消息的发送次序和接收次序是一致的,消息是可以有类型的,这样使用一个队列就可以处理多个消息流。

二 . 在使用消息队列之前,和IPC另外两种通信方式一样调用get函数获取该队列的标识符,在消息队列中使用megget函数,源码如下:

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgget(key_t key, int msgflg);

参数key值指定了消息队列的键,这里可以调用ftok函数获取他的key值,参数msgflg如果是自己要创建设置为IPC_CREAT和IPC_EXCL,因为两个一起设置表示,表示存在则打开,不存在则创建,如果别人要获取msgid,只需要使用IPC_CREAT,直接打开,成功返回标识符,失败返回-1,并将失败原因保存在errno中。

创建消息队列之后必然要删除它,这里调用的是msgctl函数,代码如下:

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

在消息队列创建好以后我们就要进行通信了,既然要通信,那么必须涉及的两个函数,一个是发送数据,一个是接收数据。发送数据使用msgsnd,接收数据使用msgrcv,调用如下:

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> 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);

msgp参数是一个指向caller-defined结构的一般形式如下:

struct msgbuf { long mtype; /* 消息类型,必须大于0 */ char mtext[1]; /* 发送的数据,大小自己制定 */ };

msgsz参数表示队列容量 在消息队列的关联数据结构中由msgbytes字段定义。在队列创建这个字段的初始化为MSGMNB字节,但是这个限制可以使用msgctl(2)进行修改。如果队列中没有足够的空间,那么msgsnd()的默认行为就是阻塞直到空间可用。如果ipcnowait在msgflg中指定,则调用将失败。

消息队列的创建

static int commMsgQuene(int flags) { key_t _key = ftok(PATHNAME, PROJ_ID); if(_key < 0){ perror("ftok"); exit(-1); } int msggid = msgget(_key,flags); if(msggid<0){ perror("msgget"); exit(-2); } return msggid; } int creatMsgQuene() { return commMsgQuene(IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666); } int getMsgQuene() { return commMsgQuene(IPC_CREAT); }

消息队列的销毁

int DestoryMsgQuene(int msgid) { if(msgctl(msgid, IPC_RMID,NULL)<0){ perror("msgctl"); return -1; } return 0; }

发送消息

int SendMsg(int msgid, int who, char *msg) { struct msgbuf buf; buf.mtype= who; strcpy(buf.mtext, msg); if(msgsnd(msgid, (void*)&buf, sizeof(buf.mtext), 0)<0){ perror("msgid"); exit(-1); } return 0; }

接收消息

int RecMsg(int msgid, int recType, char out[]) { struct msgbuf buf; if(msgrcv(msgid, (void*)&buf, sizeof(buf.mtext),recType,0)<0){ perror("megrcv"); exit(-1); } strcpy(out, buf.mtext);

这里说一下要使用shrcpy,因为是一个函数,我们都知道函数里面的数据只有在函数内有意义,出了这个函数体以后,函数就被销毁了,有可能导致数据被篡改了,所以设计一个返回型参数存放他的数据。 这里就是所有的函数设计,只需要另外编写server和client接收和发送数据即可。

三 . 为什么两个进程之间不能直接进行通信?

由于内存管理的一些机制,导致两个进程间并不能直接的进行通信(在独立的用户空间),因此我们需要利用一些介质来完成两个进程之间的通信。以下是常用的进程间通信方式。 管道( pipe ):管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。 有名管道 (named pipe) : 有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信。 信号量( semophore ) : 信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。 消息队列( message queue ) : 消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。 信号 ( sinal ) : 信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。 共享内存( shared memory ) :共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号两,配合使用,来实现进程间的同步和通信。 套接字( socket ) : 套解口也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同及其间的进程通信。

四 . 查看和删除消息队列的控制指令

ipcs -m ipcrm -m +msgid //很重要的两条指令
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