Linux進(jìn)程通信之消息隊(duì)列

擁有夢(mèng)想是一種智力，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想是一種能力

概述

若是一個(gè)多線程的進(jìn)程，由于各個(gè)線程共享一個(gè)地址空間，可以直接通過(guò)變量的形式進(jìn)行通信。而進(jìn)程，由于各個(gè)進(jìn)程獨(dú)占一個(gè)地址空間，我們需要一種通信機(jī)制來(lái)完成進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交互。本章介紹的是消息隊(duì)列，進(jìn)程間的通信機(jī)制有以下幾種：

無(wú)名管道（pipe）

有名管道 （fifo）

信號(hào)（signal）

System ?V ?IPC

共享內(nèi)存（share memory）

消息隊(duì)列（message queue）

信號(hào)燈集（semaphore set）

套接字（socket）

之間有區(qū)分與各自的運(yùn)用場(chǎng)景，其中套接字通常使用在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其他只能在本地場(chǎng)景下使用。筆者以后會(huì)逐一學(xué)習(xí)，本章介紹System ?V ?IPC中的消息隊(duì)列。

System ?V ?IPC

System ?V?IPC引入了三種高級(jí)進(jìn)程間的通信機(jī)制。一個(gè)IPC對(duì)象包含消息隊(duì)列、共享內(nèi)寸和信號(hào)量。

共享內(nèi)存

消息隊(duì)列

信號(hào)燈集

System V IPC對(duì)象

每個(gè)IPC對(duì)象有唯一的ID

IPC對(duì)象創(chuàng)建后一直存在，直到被顯式地刪除

每個(gè)IPC對(duì)象有一個(gè)關(guān)聯(lián)的KEY（其中進(jìn)程的私有對(duì)象KTY值為0）

命令查看IPC對(duì)象

IPC對(duì)象是全局對(duì)象，可用ipcs，ipcrm等命令查看或刪除

ipcs?-q:?只顯示消息隊(duì)列

ipcs?-s:?只顯示信號(hào)量

ipcs?-m:?只顯示共享內(nèi)存

ipcs?–help:?其他的參數(shù)

函數(shù)操作

創(chuàng)建一個(gè)IPC對(duì)象

進(jìn)程創(chuàng)建IPC對(duì)象之前，先f(wàn)tok生成一個(gè)key值。

#include ?

#include

key_t ?ftok(const char *path, ?int proj_id);

成功時(shí)返回合法的key值，失敗時(shí)返回EOF

path ?存在且可訪問(wèn)的文件的路徑

proj_id ?用于生成key的數(shù)字，不能為0

消息隊(duì)列

消息隊(duì)列是System V IPC對(duì)象的一種，由消息隊(duì)列ID來(lái)唯一標(biāo)識(shí)。消息隊(duì)列就是一個(gè)消息的列表。用戶可以在消息隊(duì)列中添加消息、讀取消息等

特點(diǎn)是消息隊(duì)列可以按照類型來(lái)發(fā)送/接收消息。

消息隊(duì)列結(jié)構(gòu)

消息格式

通信雙方首先定義好統(tǒng)一的消息格式，用戶根據(jù)應(yīng)用需求定義結(jié)構(gòu)體類型

其中，首成員類型為long,代表消息類型(正整數(shù))，其他成員都屬于消息正文

typedef struct {

long mtype;

char mtext[64];

} MSG;

消息隊(duì)列使用步驟

打開(kāi)/創(chuàng)建消息隊(duì)列 ? msgget

向消息隊(duì)列發(fā)送消息 ? msgsnd

從消息隊(duì)列接收消息 ? msgrcv

控制消息隊(duì)列 ? msgctl

消息隊(duì)列創(chuàng)建/打開(kāi) – msgget

#include

#include

int msgget(key_t key, int msgflg);

成功時(shí)返回消息隊(duì)列的id，失敗時(shí)返回EOF

key 和消息隊(duì)列關(guān)聯(lián)的key ?IPC_PRIVATE 或 ftok

msgflg ?標(biāo)志位 ?IPC_CREAT|0666

消息發(fā)送 – msgsnd

#include

#include

int msgsnd(int msgid, const void *msgp, size_t size,

int msgflg);

成功時(shí)返回0，失敗時(shí)返回-1

msgid ? 消息隊(duì)列id

msgp ? ?消息緩沖區(qū)地址

size ? ?消息正文長(zhǎng)度

msgflg ? 標(biāo)志位 0 或 IPC_NOWAIT

消息接收 – msgrcv

#include

#include

int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t size, long msgtype,

int msgflg);

成功時(shí)返回收到的消息長(zhǎng)度，失敗時(shí)返回-1

msgid ? 消息隊(duì)列id

msgp ? 消息緩沖區(qū)地址

size ? 指定接收的消息長(zhǎng)度

msgtype ? 指定接收的消息類型

msgflg ? 標(biāo)志位 ? 0 或 IPC_NOWAIT

控制消息隊(duì)列 – msgctl

#include

#include

int msgctl(int msgid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

成功時(shí)返回0，失敗時(shí)返回-1

msgid ? ?消息隊(duì)列id

cmd ? ?要執(zhí)行的操作 ?IPC_STAT / IPC_SET / IPC_RMID

buf ? 存放消息隊(duì)列屬性的地址

示例

兩個(gè)進(jìn)程通過(guò)消息隊(duì)列輪流將鍵盤(pán)輸入的字符串發(fā)送給對(duì)方，接收并打印對(duì)方發(fā)送的消息

A.c

#include

#include

#include

#include

#include

typedef struct {

long mtype;

char mtext[64];

} MSG;

#define LEN (sizeof(MSG) – sizeof(long))

#define TypeA 100

#define TypeB 200

int main()

{

int msgid;

key_t key;

MSG buf;

if ((key = ftok(“.”, ‘q’)) == -1)

{

perror(“ftok”);

exit(-1);

}

if ((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) < 0)

{

perror(“msgget”);

exit(-1);

}

while ( 1 )

{

buf.mtype = TypeB;

printf("input > ");

fgets(buf.mtext, 64, stdin);

msgsnd(msgid, &buf, LEN, 0);

if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) exit(0);

msgrcv(msgid, &buf, LEN, TypeA, 0);

if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) break;

printf("recv message : %s", buf.mtext);

}

msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);

return 0;

}

B.c

#include

#include

#include

#include

#include

typedef struct {

long mtype;

char mtext[64];

} MSG;

#define LEN (sizeof(MSG) – sizeof(long))

#define TypeA 100

#define TypeB 200

int main()

{

int msgid;

key_t key;

MSG buf;

if ((key = ftok(“.”, ‘q’)) == -1)

{

perror(“ftok”);

exit(-1);

}

if ((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) < 0)

{

perror(“msgget”);

exit(-1);

}

while ( 1 )

{

msgrcv(msgid, &buf, LEN, TypeB, 0);

if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) break;

printf("recv message : %s", buf.mtext);

buf.mtype = TypeA;

printf("input > ");

fgets(buf.mtext, 64, stdin);

msgsnd(msgid, &buf, LEN, 0);

if (strcmp(buf.mtext, "quit\n") == 0) exit(0);

}

msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);

return 0;

}

這樣，當(dāng)A是發(fā)送端，B進(jìn)程在等待接收。B接收到數(shù)據(jù)，成為發(fā)送端，A進(jìn)程等待接收。直到一方發(fā)送'quit',發(fā)送端進(jìn)程結(jié)束，接收端刪除消息隊(duì)列，結(jié)束。

注意的是，進(jìn)程發(fā)送對(duì)方的類型，接收時(shí)指定自己的類型。

Linux 任務(wù)調(diào)度

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