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linux进程间通信：system V消息队列

發(fā)布時間：2023/11/27 生活经验 36 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 linux进程间通信：system V消息队列小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

- - 基本介紹
  - 編程接口
  - 代碼實例
  - - 消息隊列的發(fā)送和接收
    - 消息隊列中的消息對象的屬性控制

基本介紹

支持不同進(jìn)程之間以消息（messages）的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，消息能夠擁有自己的標(biāo)識，且內(nèi)核使用鏈表方式進(jìn)行消息管理。
進(jìn)程之間的通信角色為：發(fā)送者和接受者
發(fā)送者：
a. 獲取消息隊列的ID(key或者msgid)
b. 將數(shù)據(jù)放入一個帶有標(biāo)識的消息結(jié)構(gòu)體，發(fā)送到消息隊列
接受者：
a. 獲取消息隊列的ID
b. 指定標(biāo)識的消息從消息隊列中讀出，然后進(jìn)一步后續(xù)處理
支持不同的進(jìn)程標(biāo)記不同的消息類型（1，2，3…），并由內(nèi)核態(tài)維護(hù)對應(yīng)消息類型的鏈表。
內(nèi)核態(tài)的0號消息類型維護(hù)了一個鏈表，用來保存按照時間順序加入的消息

編程接口

生成ipc對象的唯一標(biāo)識key的接口
a. 頭文件 <sys/ipc.h>
b. 函數(shù)聲明 key_t ftok(const char *path, int id);
c. 參數(shù)描述
path需指定一個已經(jīng)存在的可訪問的文件
id為用戶可自由指定的id
創(chuàng)建或者打開一個消息隊列，并獲取system V 消息隊列中消息的身份標(biāo)識
a. 頭文件 <sys/types.h> <sys/ipc.h> <sys/msg.h>
b. 函數(shù)聲明 int msgget (ket_t key, int msgflg)
c. 參數(shù)描述
key 為ipc對象的唯一標(biāo)識，生成的消息身份標(biāo)識與該參數(shù)相關(guān)
msgflg當(dāng)該函數(shù)沒有搜索到系統(tǒng)中與key值對應(yīng)的消息隊列，則msgflg會指定IPC_CREAT,創(chuàng)建一個隊列，并返回消息標(biāo)識
d. 返回值：成功返回消息身份標(biāo)識，失敗返回-1
發(fā)送消息到消息隊列
a. 頭文件 <sys/types.h> <sys/ipc.h> <sys/msg.h>
b. 函數(shù)聲明 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
c. 參數(shù)描述
msqid 消息標(biāo)識，類似于文件描述符fd
msgp 消息內(nèi)容指針
msgsz 消息大小
msgflg 當(dāng)出現(xiàn)消息隊列沒有足夠的可用空間時，可以通過設(shè)置msgflg為IPC_NOWAIT來讓發(fā)送函數(shù)不產(chǎn)生阻塞，返回失敗
d. 返回值失敗返回-1，以及對應(yīng)失敗碼；成功則返回0
從消息隊列中接收消息
a. 頭文件 <sys/types.h> <sys/ipc.h> <sys/msg.h>
b. 函數(shù)聲明 ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
c. 參數(shù)描述
msqid 消息標(biāo)識，類似于文件描述符fd
msgp 消息內(nèi)容指針
msgsz 消息大小，同時也是當(dāng)前接收的消息最大能夠接收的大小
msgflg 當(dāng)出現(xiàn)實際的消息內(nèi)容大于設(shè)定的msgsz，可以通過MSG_NOERROR來將消息裁剪為msgsz大小進(jìn)行獲取，否則會返回失敗。而消息仍然存在于消息隊列。
msgtyp 如果是0,則會讀取處于消息隊列的第一個消息；大于0，則會讀取對應(yīng)type處于消息隊列中的第一個消息；如果小于0，則會讀取type絕對值或者小于絕對值的消息隊列的第一個消息。
d. 返回值失敗返回-1，成功返回對應(yīng)消息的大小
控制消息隊列的各個操作
a. 頭文件 <sys/types.h> <sys/ipc.h> <sys/msg.h>
b. 函數(shù)聲明 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
c. 參數(shù)描述
msgqid 消息標(biāo)識
cmd 針對消息標(biāo)識的操作，合法的操作如下：
- IPC_STAT 獲取msgqid的消息對象的信息，將各個屬性從內(nèi)核拷貝到一個臨時的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)msgqid_ds類型的buf;調(diào)用者需要對消息隊列有讀權(quán)限
- IPC_SET 自己可以通過臨時的msgqid_ds來設(shè)置內(nèi)核中消息的對應(yīng)msgqid_ds的屬性
- IPC_RMID 立即移除消息隊列；當(dāng)前調(diào)用者需要擁有消息隊列的所有者權(quán)限，或者高于所有者的權(quán)限(root)
- IPC_INFO 返回消息隊列的參數(shù)限制
其他標(biāo)識可以通過man msgctl來查看

代碼實例

消息隊列的發(fā)送和接收

發(fā)送端msg_snd.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>#define MSG_TYPE1 1
#define MSG_TYPE2 2 struct msgbuf
{long mtype;char mtext[100];
};int main()
{//當(dāng)多用戶的時候通過指定文件以及設(shè)置id來獲取唯一的key標(biāo)識//key_t key = ftok(".",100);key_t key = 12345; //個人使用的時候可以直接指定key//創(chuàng)建msg_qid的對象int msg_qid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);struct msgbuf msg;memset(&msg, 0 , sizeof(msg));//初始化消息類型以及消息內(nèi)容msg.mtype = MSG_TYPE2;strncpy(msg.mtext, "hello world" , 80);//發(fā)送消息到消息標(biāo)識的msg_qid IPC 對象中if( -1 == msgsnd(msg_qid,(void *)&msg,strlen(msg.mtext),0)) {printf("send msg failed\n");_exit(-1);}return 0;
}

編譯運行：
gcc msg_snd.c -o msg_snd

運行前查看系統(tǒng)消息隊列
ipcs -q

[root@node1 ~]# ipcs -q------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
0x000004d2 0          root       666        0            0

運行后，可以看到我們發(fā)送了消息隊列的各個屬性信息。關(guān)于key值，它為我們設(shè)置的12345的16進(jìn)制數(shù)值

[root@node1 ~]# ./msg_snd 
[root@node1 ~]# ipcs -q------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
0x000004d2 0          root       666        0            0           
0x00003039 65538      root       666        11           1

接收端msg_rcv.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>#define MSG_TYPE1 1
#define MSG_TYPE2 2 struct msgbuf
{long mtype;char mtext[100];
};int main()
{key_t key = 12345;int msg_qid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);struct msgbuf msg;memset(&msg, 0 , sizeof(msg));if (-1 == msgrcv(msg_qid,(void *)&msg,sizeof(msg.mtext),MSG_TYPE2,0)) {printf("receive msg failed\n");_exit(-1);}printf("%s\n",msg.mtext);//當(dāng)完成接收之后從消息隊列中刪除當(dāng)前消息//msgctl(msg_id,IPC_RMID,NULL);return 0;
}

編譯運行，可以看到已經(jīng)接手到了我們之前發(fā)送的內(nèi)容：

[root@node1 ~]# gcc msg_rcv.c -o msg_rcv
[root@node1 ~]# ./msg_rcv
hello world

查看消息隊列情況,消息隊列中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被接收，所以在used-bytes和messages中看不到消息內(nèi)容了，但是沒有刪除該消息隊列，所以消息標(biāo)識仍然存在。我們可以在上述代碼中加入msgctl：

[root@node1 ~]# ipcs -q------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
0x000004d2 0          root       666        0            0                    
0x00003039 65538      root       666        0            0

消息隊列中的消息對象的屬性控制

控制代碼msg_ctl.c
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
其中主要控制的是消息隊列一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以通過man msgctl查看 msqid_ds結(jié)構(gòu)體

           struct msqid_ds {struct ipc_perm msg_perm;     /* Ownership and permissions */time_t          msg_stime;    /* Time of last msgsnd(2) */time_t          msg_rtime;    /* Time of last msgrcv(2) */time_t          msg_ctime;    /* Time of last change */unsigned long   __msg_cbytes; /* Current number of bytes inqueue (nonstandard) */msgqnum_t       msg_qnum;     /* Current number of messagesin queue */msglen_t        msg_qbytes;   /* Maximum number of bytesallowed in queue */pid_t           msg_lspid;    /* PID of last msgsnd(2) */pid_t           msg_lrpid;    /* PID of last msgrcv(2) */};

以下代碼為主要控制參數(shù)的代碼，通過msgctl的cmd參數(shù)進(jìn)程控制

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>int main()
{key_t key = 12345;int msg_id = msgget(key,IPC_CREAT|0666);struct msqid_ds info;//第一次先從已存在的12345的消息中獲取隊列狀態(tài)if (-1 == msgctl(msg_id,IPC_STAT,&info)) {printf("control msg failed\n");_exit(-1);}//打印各個狀態(tài)信息printf("uid :%d,gid:%d,cuid:%d,cgid:%d\n",\info.msg_perm.uid,info.msg_perm.gid,info.msg_perm.cuid,info.msg_perm.cgid);printf("mode:%o3o,cbytes:%lu,qnum:%lu,qbytes:%lu\n",\info.msg_perm.mode & 0777,info.__msg_cbytes,info.msg_qnum,info.msg_qbytes);//嘗試設(shè)置消息隊列允許的最大字節(jié)內(nèi)容info.msg_qbytes = 16000;//通過cmd為IPS_SET的標(biāo)記進(jìn)行設(shè)置if (-1 == msgctl(msg_id, IPC_SET, &info)) {printf("ipc_set failed\n");_exit(-1);}if (-1 == msgctl(msg_id, IPC_STAT, &info)) {printf("ipc_stat failed\n");_exit(-1);}printf("mode:%o3o,cbytes:%lu,qnum:%lu,qbytes:%lu\n",\info.msg_perm.mode & 0777,info.__msg_cbytes,info.msg_qnum,info.msg_qbytes);return 0;
}

輸出如下，可以看到我們控制的隊列允許的最大字節(jié)內(nèi)容msg_qbytes已經(jīng)設(shè)置進(jìn)去：

[root@node1 ~]# ./msg_ctl 
uid :0,gid:0,cuid:0,cgid:0
mode:6663o,cbytes:11,qnum:1,qbytes:16000
mode:6663o,cbytes:11,qnum:1,qbytes:16000

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux进程间通信：system V消息队列的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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