[Linux用户空间编程-2]：进程间通信 - 消息队列的使用

Posted 2022-03-11 文火冰糖的硅基工坊

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目录

第1章 概述

1.1 概述

1.2 消息队列的好处

第2章 Linux的消息队列库

2.1 所需头文件

2.2 消息队列的使用流程

第3章 主要的操作函数

3.1 ftok函数生成键值

3.2 msgget函数创建消息队列

3.3 msgsnd函数往消息队列发送消息

3.4 msgrcv函数从消息队列读取消息

3.5 msgctl函数对消息队列进行控制(包括删除）

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第1章 概述

1.1 概述

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。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，也可是设定消息的优先级。

1.2 消息队列的好处

（1）用于不同进程之间传递大量保存在共享内存区的数据。

（2）可以用于不同进程之间通过消息体直接传递小数据。

（3）消息队列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，

（4）保存数据：消息队列里的消息哪怕进程崩溃了也不会消失。

第2章 Linux的消息队列库

2.1 所需头文件

#include<sys/msg.h>

消息队列、信号灯、共享内存常用在Linux服务端编程的进程间通信环境中，它们之间有这相似性的结构。

	消息队列	信号灯	共享内存区
头文件	<sys/msg.h>	<sys/sem.h>	<sys/shm.h>
创建或打开IPC函数	msgget	semget	shmget
控制IPC操作的函数	msgctl	semctl	shmctl
IPC操作函数	msgsnd msgrcv	semop	shmat shmdt

2.2 消息队列的使用流程

①ftok函数生成键值，类似与文件操作符

②msgget函数创建消息队列

③msgsnd函数往消息队列发送消息

④msgrcv函数从消息队列读取消息

⑤msgctl函数进行删除/控制消息队列

第3章 主要的操作函数

3.1 ftok函数生成键值

（1）函数原型 ：

key_t ftok(const char *path ,int id);

（2）说明：

ftok（）：系统IPC键值的格式转换函数。

（3）输入参数：

•     path为一个已存在的路径名
•     id为0~255之间的一个数值，代表项目ID，自己取

（4）返回值：

• 成功返回键值（相当于32位的int）。出错返回-1

key值是消息队列的标识，类似于文件标识符。

（5）实例：

key_t key = ftok( “/tmp”, 66);

3.2 msgget函数创建消息队列

（1）函数原型 

int msgget(key_t key, int flag);

（2）说明

使用文件符标识key，向内核申请创建一个消息队列。

不同的进程之间，都可以通过该函数，获取特定消消息的标识。

不同进程间，通过可以key来标识相同的消息队列。

（3）输入参数

•  key：为ftok生成的键值
• flag为所需要的操作和权限，可以用来控制创建一个消息队列。

flag的值为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。

flag的值为 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。

（4）返回值：

成功返回消息队列ID；出错返回-1

（5）案例：

int id = msgget(key,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);

创建一个权限为0666（所有用户可读可写，具体查询linux权限相关内容）的消息队列，并返回一个整型的消息队列ID，如果key值已经存在有消息队列了，则出错返回-1（由IPC_EXCL控制）

int id = msgget(key,IPC_CREAT|0666);

创建一个权限为0666（所有用户可读可写，具体查询linux权限相关内容）的消息队列，并返回一个消息队列ID，如果key值已经存在有消息队列了，则直接返回一个消息队列ID。

备注：消息id是后续系统消息通信的标识，类似与socket id。

3.3 msgsnd函数往消息队列发送消息

（1）函数原型

int msgsnd (int msgid, const void *ptr,size_t nbytes, int flag);

（2）功能说明

用于在不同的进程间发送消息，消息id消息队列的唯一标识，是有Linux管理的，不同的进程之间可以共享。进程间不需要指定进程ID号，需要通过消息ID号进行通信。

（3）入口参数说明

• 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

（4）返回值：

成功返回0；错误返回-1

（5）案例

例如：msgsnd(id, (void *)&ckxmsg,512,0);
 

3.4 msgrcv函数从消息队列读取消息

（1）函数原型：

ssize_t msgrcv(int msgid ,void *ptr,size_t nbytes,long type, int flag);

（2）入口参数：

•     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，用于分辨消息的类型

这个类型非常重要，用于定点选择消息队列中的消息。

        type ==0 返回队列中的第一个消息

        type > 0 选择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

•     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

（3）返回值：

成功返回消息数据部分的长度；错误返回-1

（4）案例

例如：msgrcv(id,(void *)&ckxmsg,512,1,0);
 

3.5 msgctl函数对消息队列进行控制(包括删除）

（1）函数原型

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

（2）入口参数

•     msgid就是msgget函数返回的消息队列ID
•     cmd有三个

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就是结构体msqid_ds

（3）返回值

成功返回0；错误返回-1

（4）案例

例如：msgctl(id,IPC_RMID,NULL); 删除id号的消息队列

概述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

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