system V消息队列
1.消息队列
1）消息队列提供了一个从进程向另外一个进程发送一块是数据的方法
2）每个数据块都被认为是有一个类型，接收者进程接收的数据块可以有不同的类型
不足之处：
每个消息的最大长度是有限制的。MSGMAX
每个消息队列的总的字节数也是有上限。MSGMNB
系统上消息队列的总数也有一个上限。MSGMNI
可以这样查看这三个限制：
xcy@xcy-virtual-machine:~$ cat /proc/sys/kernel/msgmax 8192 xcy@xcy-virtual-machine:~$ cat /proc/sys/kernel/msgmnb 16384 xcy@xcy-virtual-machine:~$ cat /proc/sys/kernel/msgmni 32000 xcy@xcy-virtual-machine:~$
2.IPC对象数据结构
内核为每个IPC对象维护了一个数据结构：
struct ipc_perm { key_t __key; /* Key supplied to msgget(2) */ uid_t uid; /* Effective UID of owner */ gid_t gid; /* Effective GID of owner */ uid_t cuid; /* Effective UID of creator */ gid_t cgid; /* Effective GID of creator */ unsigned short mode; /* Permissions */ unsigned short __seq; /* Sequence number */ };
下面是消息队列的数据结构：
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 in queue (nonstandard) */ msgqnum_t msg_qnum; /* Current number of messages in queue */ msglen_t msg_qbytes; /* Maximum number of bytes allowed in queue */ // 这个就是MSGMNB pid_t msg_lspid; /* PID of last msgsnd(2) */ pid_t msg_lrpid; /* PID of last msgrcv(2) */ };
3.如何查看IPC对象
可以看到每个IPC对象都有一个key还有一个id。
命令ipcs：
如何删除：
ipcrm -Q <key>
ipcrm -q <id>
例如：
xcy@xcy-virtual-machine:~$ ipcrm -Q 0x4d2 xcy@xcy-virtual-machine:~$
4.如何操作消息队列
主要有下面几个函数：
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgget(key_t key, int msgfl_g); int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf); int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgfl_g); ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgfl_g);
先补充一个自己的头文件comm.h
#ifndef __COMM_H__ #define __COMM_H__ #include<errno.h> #include<stdlib.h> #define ERR_EXIT(m) \ do \ { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) #endif // __COMM_H__
下面单独介绍：
4.1 msgget：
int msgget(key_t key, int msgfl_g);
功能：用来创建和访问一个消息队列
参数：key：某个消息队列的名字（比如1234）。还可以是IPC_PRIVATE，表示私有的，这样创建出来的消息队列只能用于亲缘进程通信，它的key是0.
msgfl_g：由九个权限标志构成，它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
返回值：成功返回非负整数，是该消息队列的标识码，失败返回-1.
下面表示创建的大致过程：
开始 -> if(key == IPC_PRIVATE) { if(系统表格满了) { // 出错返回 } else { // 创建成功，返回标识符 } } else // 不是私有的 { if(key已经存在) { if(IPC_CREAT和IPC_EXCL都设置了) { // 出错返回 } else { if(访问权限允许) { // 成功打开消息队列，返回标识符 } else { // 出错返回 } } } else // key 不存在 { if(IPC_CREAT设置了) { if(系统表格满了) { // 出错返回 } else { // 创建成功，返回标识符 } } else // 不存在就无法打开 { // 出错返回 } } }
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实例：
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include"comm.h" int main() { //int msgid = msgget(1234,0666 | IPC_CREAT | IPC_EXCL);// 已存在则失败 int msgid = msgget(1234,0666 | IPC_CREAT); //int msgid = msgget(IPC_PRIVATE,0666 | IPC_CREAT); if(msgid < 0) ERR_EXIT("msgget"); printf("msgget success\n"); printf("msgid = %d\n", msgid); return 0; }
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4.2 msgctl
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
作用：消息队列控制函数
返回值：成功返回0，失败返回-1
参数：msgid：由msgget返回的id
cmd：有三个值可选
IPC_STAT：获取消息队列的状态，把msqid_ds结构中的数据设置为消息队列的当前关联值
IPC_SET：在进程有足够权限的条件下，把消息队列的当前关联值设置为msqid_ds数据结构中给出的值
IPC_RMID：删除消息队列。（此时buf可置为null）
buf：输入参数，根据第二个参数来设置，具体用法参考例子
例子：
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include"comm.h" void stattest(int msgid) { struct msqid_ds buf; int ret = msgctl(msgid, IPC_STAT, &buf); if(ret < 0) ERR_EXIT("msgctl"); printf("mode = %o\n", buf.msg_perm.mode); printf("bytes = %ld\n", buf.__msg_cbytes); printf("number = %d\n", (int)buf.msg_qnum); printf("msgmnb = %d\n", (int)buf.msg_qbytes); } void rmtest(int msgid) { int ret = msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL); if(ret < 0) ERR_EXIT("msgctl"); printf("remove msg success\n"); } void settest(int msgid) { struct msqid_ds buf; int ret = msgctl(msgid, IPC_STAT, &buf); if(ret < 0) ERR_EXIT("msgctl stat"); sscanf("600", "%o", (unsigned int*)&buf.msg_perm.mode); ret = msgctl(msgid, IPC_SET, &buf); if(ret < 0) ERR_EXIT("msgctl set"); } int main() { int msgid = msgget(1234,0); if(msgid < 0) ERR_EXIT("msgget"); printf("msgget success\n"); printf("msgid = %d\n", msgid); //stattest(msgid); //rmtest(msgid); settest(msgid); return 0; }
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运行，这里仅仅展示stat的例子：
xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_stat // 不存在会出错 msgget: No such file or directory xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_get // 先创建 msgget success msgid = 229376 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_stat msgget success msgid = 229376 mode = 666 bytes = 0 number = 0 msgmnb = 16384 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$
4.3 msgsnd
int msgsnd(int msqid, const void *msgp,size_t msgsz, int msgfl_g);
作用：把一条消息添加到消息队列中去返回值：成功返回0，失败返回-1
参数：msgid：由msgget返回的idmsgp：一个指针，指向准备发送的消息
msgsz：是msgp指向的消息长度。这个长度不包含保存消息类型那个long int的长整型
msgfl_g：控制位，控制当前消息队列满或到达系统上限时将要发生的事情。
为0表示等待；msgfl_g =IPC_NOWAIT。表示队列满不等待，返回EAGAIN。
下面是消息的封装（参考形式）：
struct msgbuf{
longmtype; // 必须为long型，接收者函数通过这个长整数确定消息的类型
char mtext[1]; // 这里存放具体的消息内容，必须小于MSGMAX
};
例子：
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include"comm.h" struct msgbuf{ long mtype; char mtext[1]; }; int main(int argc, char *argv[]) { if(argc != 3) { printf("Usage:<%s> <type> <len>\n", argv[0]); return -1; } int type = atoi(argv[1]); // 表示发送的类型 int len = atoi(argv[2]); // 表示发送的数据大小 int msgid = msgget(1234,0); if(msgid < 0) ERR_EXIT("msgget"); printf("msgget success\n"); printf("msgid = %d\n", msgid); struct msgbuf *buf = (struct msgbuf*)malloc(sizeof(buf)); buf->mtype = type; int ret = msgsnd(msgid, (void*)buf, len, 0);// 满了就等待 //int ret = msgsnd(msgid, (void*)buf, len, IPC_NOWAIT);// 满了就会失败 if(ret < 0) ERR_EXIT("msgsnd"); return 0; }
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4.4 msgrcv
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgfl_g);作用：从一个消息队列中接收消息
返回值：成功返回实际接收到放到接收缓冲区里去的字符个数，失败返回-1参数：msgid：由msgget返回的id
msgp：一个指针，指向准备接收的消息msgsz：是msgp指向的消息长度，不包含消息类型的长度。
msgtype：它可以实现接收优先级的简单形式msgfl_g：控制着队列中没有相应类型的消息可工接收时将要发生的事情。
下面重点来分析msgtye：
=0：表示返回队列里的第一条消息
>0：返回队列第一条类型等于msgtype的消息。
<0：返回队列第一条类型小于等于msgtype绝对值的消息。
关于小于0，man手册里面的东西：
* If msgtyp is less than 0, then the first message in the queue with the lowest type less than or equal to the absolute value of msgtypwill be read.
我的理解是：第一条小于msgtype绝对值的消息将会被读取。实际的测试情况有点不符和，实际情况返回的是小于msgtype绝对值中类型最小的那一个。
比如：发送给消息队列的顺序是 4 5 4 1 78 3 8（这些数字表示类型）,获取的是-10。结果却收到的是类型为1的消息。并且假如发送了多个1，收到的会是第一个类型为1的消息。
补充：
msgfl_g=IPC_NOWAIT：队列没有可读消息不等待，返回ENOMSG错误
msgfl_g=MSG_NOERROR：消息大小超过msgsz时被截断
msgtype>0且msgfl_g=MSG_EXCEPT：接收类型不等于msgtype的第一条消息
例子：
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<unistd.h> #include"comm.h" struct msgbuf{ long mtype; char mtext[1]; }; #define MSGMAX 8192 int main(int argc, char *argv[]) { int flag = 0; int type = 0; int opt; while(1) { /* 接受命令行参数。形式如下： ./a.out -n -t 3 -n 表示不等待 -t 3 ：表示接收类型为3的消息。 */ opt = getopt(argc, argv, "nt:"); // 这个n表示接受n参数（但是-n后面不能接参数），t后面的冒号表示t后面可以接参数。具体用法网上再查一下。 if(opt == \'?\') exit(EXIT_FAILURE); if(opt == -1) break; switch(opt) { case \'n\': flag |= IPC_NOWAIT; break; case \'t\': type = atoi(optarg); break; default: break; } } int msgid = msgget(1234,0); if(msgid < 0) ERR_EXIT("msgget"); printf("msgget success\n"); printf("msgid = %d\n", msgid); struct msgbuf *buf = (struct msgbuf*)malloc(sizeof(long) + MSGMAX); buf->mtype = type; int ret = msgrcv(msgid, buf, MSGMAX, type, flag); if(ret < 0) ERR_EXIT("msgsnd"); printf("recv msg, type:%ld len:%d\n", buf->mtype, ret); // 打印接受到的类型和长度 return 0; }
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运行，联合send一起运行：
先是发送：
xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_send Usage:<./msg_send> <type> <len> xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_send 5 50 msgget success msgid = 229376 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_send 4 40 msgget success msgid = 229376 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_send 3 30 msgget success msgid = 229376 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_send 2 30 msgget success msgid = 229376 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_send 2 40 msgget success msgid = 229376 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_send 1 10 msgget success msgid = 229376
发送了6个消息。类型分别是5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 2 -> 1
再来看接收：
xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_recv -n -3 // 这里参数错误了 ./msg_recv: invalid option -- \'3\' xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_recv -t -3 // -3.表示接收队列中绝对值小于3的类型，并且是最小的 msgget success msgid = 229376 recv msg, type:1 len:10 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_recv -t -3 msgget success msgid = 229376 recv msg, type:2 len:30 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_recv -t -3 msgget success msgid = 229376 recv msg, type:2 len:40 xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$ ./msg_recv -n -t 6 // 这里表示不等待，所以会出错。 msgget success msgid = 229376 msgsnd: No message of desired type xcy@xcy-virtual-machine:~/test/IPC_MSG$