【Linux】程序間通訊之訊息佇列
在上一篇部落格裡，我們學習了程序間通訊的一種方式，那就是管道，今天我們繼續學習另一種方式訊息佇列。
訊息佇列
一. 什麼是訊息佇列？
訊息佇列是訊息的連結串列，存放在核心中並由訊息佇列識別符號表示。
訊息佇列提供了一個從一個程序向另一個程序傳送資料塊的方法，每個資料塊都可以被認為是有一個型別，接受者接受的資料塊可以有不同的型別。
但是同管道類似，它有一個不足就是每個訊息的最大長度是有上限的(MSGMAX)，每個訊息佇列的總的位元組數(MSGMNB)，系統上訊息佇列的總數上限(MSGMNI)。可以用cat /proc/sys/kernel/msgmax檢視具體的資料。
核心為每個IPC物件維護了一個數據結構struct ipc_perm，用於標識訊息佇列，讓程序知道當前操作的是哪個訊息佇列。每一個msqid_ds表示一個訊息佇列，並通過msqid_ds.msg_first、msg_last維護一個先進先出的msg連結串列佇列，當傳送一個訊息到該訊息佇列時，把傳送的訊息構造成一個msg的結構物件，並新增到msqid_ds.msg_first、msg_last維護的連結串列佇列。在核心中的表示如下：
二. 特點：
- 生命週期隨核心，訊息佇列會一直存在，需要我們顯示的呼叫介面刪除或使用命令刪除
- 訊息佇列可以雙向通訊
- 克服了管道只能承載無格式位元組流的缺點
三. 訊息佇列函式
1.msgget
功能：建立和訪問一個訊息佇列
原型：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflag);引數：
key：某個訊息佇列的名字，用ftok()產生
msgflag：有兩個選項IPC_CREAT和IPC_EXCL，單獨使用IPC_CREAT，如果訊息佇列不存在則建立之，如果存在則開啟返回；單獨使用IPC_EXCL是沒有意義的；兩個同時使用，如果訊息佇列不存在則建立之，如果存在則出錯返回。
返回值
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);呼叫成功返回一個key值，用於建立訊息佇列，如果失敗，返回-1
2.msgctl
功能：訊息佇列的控制函式
原型：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgctl(int msqid, int 引數：
msqid：由msgget函式返回的訊息佇列標識碼
cmd：有三個可選的值，在此我們使用IPC_RMID
- IPC_STAT 把msqid_ds結構中的資料設定為訊息佇列的當前關聯值
- IPC_SET 在程序有足夠許可權的前提下，把訊息佇列的當前關聯值設定為msqid_ds資料結構中給出的值
- IPC_RMID 刪除訊息佇列
返回值：
成功返回0，失敗返回-1
3.msgsnd
功能：把一條訊息新增到訊息佇列中
原型：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);引數：
msgid：由msgget函式返回的訊息佇列標識碼
msgp：指標指向準備傳送的訊息
msgze：msgp指向的訊息的長度（不包括訊息型別的long int長整型）
msgflg：預設為0
返回值：成功返回0，失敗返回-1
訊息結構一方面必須小於系統規定的上限，另一方面必須以一個long int長整型開始，接受者以此來確定訊息的型別
struct msgbuf
{
long mtye;
char mtext[1];
};4.msgrcv
功能：是從一個訊息佇列接受訊息
原型：
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
引數：與msgsnd相同
返回值：成功返回實際放到接收緩衝區裡去的字元個數，失敗返回-1
此外，我們還需要學習兩個重要的命令
前面我們說過，訊息佇列需要手動刪除IPC資源
ipcs:顯示IPC資源
ipcrm:手動刪除IPC資源
下面用程式碼模擬實現client與server之間的通訊
comm.h
#ifndef _COMM_H_
#define _COMM_H_
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/msg.h>
struct msgbuf
{
long mtype;
char mtext[1024];
};
#define SERVER_TYPE 1
#define CLIENT_TYPE 2
int createMsgQueue();
int getMsgQueue();
int destoryMsgQueue(int msg_id);
int sendMsgQueue(int msg_id, int who, char* msg);
int recvMsgQueue(int msg_id, int recvType, char out[]);
#endif
comm.c
#include "comm.h"
static int commMsgQueue(int flags)
{
key_t key = ftok("/tmp", 0x6666);
if(key < 0)
{
perror("ftok");
return -1;
}
int msg_id = msgget(key, flags);
if(msg_id < 0)
{
perror("msgget");
}
return msg_id;
}
int createMsgQueue()
{
return commMsgQueue(IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}
int getMsgQueue()
{
return commMsgQueue(IPC_CREAT);
}
int destoryMsgQueue(int msg_id)
{
if(msgctl(msg_id, IPC_RMID, NULL) < 0)
{
perror("msgctl");
return -1;
}
return 0;
}
int sendMsgQueue(int msg_id, int who, char* msg)
{
struct msgbuf buf;
buf.mtype = who;
strcpy(buf.mtext, msg);
if(msgsnd(msg_id, (void*)&buf, sizeof(buf.mtext), 0) < 0)
{
perror("msgsnd");
return -1;
}
return 0;
}
int recvMsgQueue(int msg_id, int recvType, char out[])
{
struct msgbuf buf;
int size=sizeof(buf.mtext);
if(msgrcv(msg_id, (void*)&buf, size, recvType, 0) < 0)
{
perror("msgrcv");
return -1;
}
strncpy(out, buf.mtext, size);
out[size] = 0;
return 0;
}
server.c
#include "comm.h"
int main()
{
int msgid = createMsgQueue();
char buf[1024] = {0};
while(1)
{
recvMsgQueue(msgid, CLIENT_TYPE, buf);
if(strcasecmp("quit", buf) == 0)
break;
printf("client# %s\n", buf);
printf("Please enter# ");
fflush(stdout);
ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf));
if(s>0)
{
buf[s-1]=0;
sendMsgQueue(msgid, SERVER_TYPE, buf);
printf("send done, wait recv...\n");
}
}
destoryMsgQueue(msgid);
return 0;
}
client.c
#include "comm.h"
int main()
{
int msgid = getMsgQueue();
char buf[1024] = {0};
while(1)
{
printf("Please Enter# ");
fflush(stdout);
ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf));
if(s > 0)
{
buf[s-1]=0;
sendMsgQueue(msgid, CLIENT_TYPE, buf);
if(strcasecmp("quit", buf) == 0)
break;
printf("send done, wait recv...\n");
}
recvMsgQueue(msgid, SERVER_TYPE, buf);
printf("server# %s\n", buf);
}
return 0;
}
