系统编程(进程通信--消息队列)

消息队列

概念：

消息队列就是一个消息的链表，提供了一种由一个进程向另一个进程发送块数据的方法。另外，每一个数据块被看作有一个类型，而接收进程可以独立接收具有不同类型的数据块,在许多方面看来，消息队列类似于有名管道，但是却没有与打开与关闭管道的复杂关联。
优点：
1.通过发送消息来几乎完全避免命名管道的同步和阻塞问题，
2.独立于发送和接收进程而存在，这消除了在同步命名管道的打开和
关闭时可能产生的一些困难。
缺点：
1.与管道一样，每个数据块有一个最大长度的限制，
2.系统中所有队列所包含的全部数据块的总长度也有一个上限。
Linux 系统中有两个宏定义
MSGMAX, 以字节为单位，定义了一条消息的最大长度。
MSGMNB, 以字节为单位，定义了一个队列的最大长度。

Linux 操作系统中，对消息队列进行了以下的规定，不同的系统的限制值可以通过调用 msgctl 函数使用 IPC_INFO/MSG_INFO 参数获取，或者通过指令ipcs -ql来获取。 需要强调的是，不同的Linux 版本，限制值可能不一样。

1.默认情况下，系统最多允许有16个消息队列；
2. 每个消息队列最大为 16384字节；
3. 消息队列中的每个消息最大为8192字节 （8KB）

消息队列的使用步骤

1.创建或打开消息队列：
具体实现： msgget 函数
例： msgget（key,IPC_CREATE |0600）;

2.添加消息或读取消息：
具体实现： 添加消息/发送消息 msgsnd函数
读取消息 msgrcv 函数
例：
msgsnd（msgid,&sndmsg，size，0）;
msgrcv（msgid,&rcvmsg，size，type，msgflg）;

2.销毁消息队列：

 具体实现： msgctl函数 

例： msgctl（msgid,IPC_RMID，NULL）;

消息队列相关函数

消息队列相关数据结构

/usr/include/linux/msg.h     
struct msqid_ds
{
        struct ipc_perm msg_perm;              /*操作权限结构 */
        time_t                 msg_stime;              /*最后发送时间*/
        time_t                 msg_rtime;              /*最后接收时间*/
        time_t                 msg_ctime;              /*消息队列最后修改时间*/
        unsigned long   _msg_cbytes;               /*队列中当前字节数*/
        msgqnum_t        msg_qnum;              /*队列中消息数*/
        msglen_t             msg_qbytes;            /*队列可容纳的最大字节数*/
        pid_t                    msg_lspid;               /*最后发送消息的进程号*/
        pid_t                    msg_lrpid;               /*最后接收消息的进程号*/
};

/usr/include/linux/msg.h     
struct ipc_perm
{
        key_t          __key;       /* 消息队列的IPC Key 值 */
        uid_t          uid;         /* 所有者的ID */
        gid_t          gid;         /* 所有者的组ID */
        uid_t          cuid;        /*创建者的ID */
        gid_t          cgid;        /* 创建者的用户ID */
        unsigned short mode;        /* 权限 */
        unsigned short __seq;       /* 序列号 */
};

示例展示

发送端：

#include <stdio.h>
#include "header.h"

//定义已经存在并有访问权限的文件路径
#define PATH_NAME "/home/yueqian/msgfile"

//定义结构体---作为发送消息的数据块
typedef struct
{
    //用于标记这个数据块，方便其他进程筛选数据
    long type;
    //要发送的内容
    char data[100];
} msg_t;

int main(int argc, char const *argv[])
{

    key_t key =  ftok(PATH_NAME, 123);
    //1.创建消息队列，获取到一个id
    int msgid =  msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (msgid == -1)
    {
        perror("msgget failed");
        return -1;
    }

    //2.发送消息
    //定义数组存储要发送的内容
    char data[100]="hello i am send! \n";
    //定义一个结构体，这个结构体就是要发送的消息，需要将发送的内容存储到该结构体变量中
    msg_t msg = {0};
    msg.type = 1;
    //将字符串存到结构体的成员上
    //msg.data = data; //数组名不能通过赋值号赋值
    strcpy(msg.data, data);

    /*
    msgsnd的参数2是要发送的消息结构体
    msgsnd的参数3可以是和发送端协商好的一个固定值，也可以是结构体的大小；例如：sizeof(msg_t)
    msgsnd的参数4一般给0表示让操作系统控制同步，从而不会发生并发问题
    */
    //调用发生函数，发送消息
    msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg), 0);
    //延时方便测试看效果
    sleep(5);

    //3.回收消息队列
    msgctl(msgid,IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

接收端：

#include <stdio.h>
#include "header.h"

//定义已经存在并有访问权限的文件路径
#define PATH_NAME "/home/yueqian/msgfile"

//定义结构体---作为发送消息的数据块
typedef struct
{
    //用于标记这个数据块，方便其他进程筛选数据
    long type;
    //要发送的内容
    char data[100];
} msg_t;

int main(int argc, char const *argv[])
{

    key_t key =  ftok(PATH_NAME, 123);
    //1.创建消息队列，获取到一个id
    // int msgid =  msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    int msgid =  msgget(key, IPC_CREAT | 0777);
    if (msgid == -1)
    {
        perror("msgget failed");
        return -1;
    }

    //2.接收消息
    msg_t msg = {0};
    /*
    msgrcv的参数2是要发送的消息结构体
    msgrcv的参数3可以是和发送端协商好的一个固定值，也可以是结构体的大小；例如：sizeof(msg_t)
    msgrcv的参数4是需要接收的数据块类型，用于筛选消息；该值要和发送的消息结构体中的第一个长整型成员数据一致
    msgrcv的参数5一般给0表示让操作系统控制同步，从而不会发生并发问题
    */
    msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msg), 1, 0);
    printf("rcv: %s", msg.data);

    //3.回收消息队列
    msgctl(msgid,IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}