201402579 《嵌入式系统程序设计》第七周学习总结

Posted 2020-09-22

本周学习了管道及消息队列相关的知识。

一、管道

1、有名管道&无名管道

有名管道（named pipe）：

　　管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道，除具 有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

无名管道：
　　只能用于具有亲缘关系的进程之间，大大地限制了管道灵活使用。
　　

2、有名管道相关的操作函数

（一）mkfifo()

 

 

（二）access()

（1）功能：检查某个文件的存取方式。
（2）原型： int access(const char *filename, int mode)

（三）open()

（四）write()&read()

（1）功能：

write()：向管道写入数据

read()：从管道读取数据
（2）原型：
　　　　　ssize_t write(int fd, void buf, size_t count)
　　　　　ssize_t read(int fd, void buf, size_t count)
（3）参数：

fd                   文件描述符
buf                  指定存储器写入数据／读出数据的缓冲区
count                指定读出的字节数

（4）返回值：
　　write()：
　　　　已写入字节数：成功
　　　　-1：失败
　　read()：
　　　　读到的字节数：成功
　　　　0：已到文件尾
　　　　-1：失败

（5）memset()

（1）原型：void memset(void s, int ch, size_t n)
（2）功能：将 s 中当前位置后面的 n 个字节用 ch 替换并返回 s，在一段内存块中填充某个给定的值，它是对较大的结构体或数组进行清零，可对缓冲区初始化。
（3）参数：

s               可指代某个缓冲区
ch              用来替代的字符
n               替代的字节数

3、有名管道的阻塞&非阻塞

（一）读进程

（1）若该管道是阻塞打开，且当前FIFO 内没有数据，则对读进程而言将一直阻塞到有数据写入。
（2）若该管道是非阻塞打开，则不论FIFO 内是否有数据，读进程都会立即执行读操作。即如果FIFO内没有数据，则读函数将立刻返回0。

（二）写进程

（1）若该管道是阻塞打开，则写操作将一直阻塞到数据可以被写入。
（2）若该管道是非阻塞打开而不能写入全部数据，则读操作进行部分写入或者调用失败。

二、消息队列

消息队列是一些消息的列表，用户可以从消息队列中添加消息和读取消息，它与FIFO管道有些相似，它的优势在于可以实现休息的随机查询，比FIFO管道更加灵活。

1、消息队列相关的函数

（一）msgget()

（1）原型：int msgget(key_t key, int msgflg)
（2）功能：创建或打开消息队列
（3）头文件：sys/types.h、sys/ipc.h、sys/shm.h
（4）参数：key ：消息队列的键值，多个进程可以通过它访问同一个消息队列，其中有个特殊值IPC_PRIVATE。它用于创建当前进程的私有消息队列

　　　　　　msgflg ：权限标志位

（5）返回值：
　　消息队列 ID：成功
　　-1：出错

（二）msgsnd()

（1）原型：int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)
（2）功能：向消息队列中添加消息，把消息添加到已打开的消息队列末尾。
（3）头文件：sys/types.h、sys/ipc.h、sys/shm.h
（4）参数：

msqid                         消息队列的队列ID
msgp                          指向消息结构的指针
msgsz                         消息正文的字节数（不包括消息类型指针变量）
msgflg：
    IPC_NOWAIT                若消息无法立即发送（比如：当前消息队列已满），函数会立即返回
    0                         msgsnd 调阻塞直到发送成功为止

（5）返回值：
　　0：成功
　　-1：出错

（三）msgrcv()

（1）原型：int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg)
（2）功能：读取消息，把任一消息从消息队列中取走。
（3）头文件：sys/types.h、sys/ipc.h、sys/shm.h
（4）参数：

msqid：消息队列的队列IDmsgp 消息缓冲区, 同于msgsnd()函数的msgp msgsz 消息正文的字节数（不包括消息类型指针变量）

若msgtyp=0 接收消息队列中第一个消息

若msgtyp>0 接收消息队列中第一个类型为 msgtyp 的消息

若msgtyp<0 接收消息队列中第一个类型值不小于 msgtyp 绝对值且类型值又最小的消息

msgflg MSG_NOERROR ：若返回的消息比 msgsz 字节多，则消息就会截短到 msgsz 字节，且不通知消息发送进程

IPC_NOWAIT ：若在消息队列中并没有相应类型的消息可以接收，则函数立即返回 0 ：

msgsnd()调用阻塞直到接收一条相应类型的消息为止

 

（5）返回值：
　　0：成功
　　-1：出错

（四）msgctl()

（1）原型：int msgctl (int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf )
（2）功能：控制消息队列，可以完成多项功能。
（3）头文件：sys/types.h、sys/ipc.h、sys/shm.h
（4）参数：

msqid 消息队列的队列ID cmd 命令参数

IPC_STAT 读取消息队列的数据结构 msqid_ds，并将其存储在 buf 指定的地址中

IPC_SET 设置消息队列的数据结构 msqid_ds 中的 ipc_perm 域（IPC 操作权限描述结构）值。这个值取自 buf 参数 IPC_RMID 从系统内核中删除消息队列 buf 描述消息队列的 msgqid_ds 结构类型变量

（5）返回值：
　　0：成功
　　-1：出错

三、收获与感悟

学到了管道的定义，明白了了无名管道与有名管道的区别，还有实现两种管道的读写编程操作。学到了信息队列的定义与含义，消息队列较之有名管道之间的运用：操作管道与消息队列的多个函数。阻塞与非阻塞的运用方法。