winston 发表于 2012-2-3 13:13:43

Linux消息队列进程通信的介绍

一、消息队列的基本概念消息队列 (也叫做报文队列)是Unix系统V版本中3种进程间通信机制之一。另外两种是信号灯和共享内存。这些IPC机制使用共同的授权方法。只有通过系统调用将标志符传递给核心之后,进程才能存取这些资源。这种系统IPC对象使用的控制方法和文件系统非常类似。使用对象的引用标志符作为资源表中的索引。
  消息队列就是一个消息的链表。就是把消息看作一个记录,并且这个记录具有特定的格式以及特定的优先级。对消息队列有写权限的进程可以按照一定的规则添加新消息;对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读出消息。
  Linux采用消息队列的方式来实现消息传递。这种消息的发送方式是:发送方不必等待接收方检查它所收到的消息就可以继续工作下去,而接收方如果没有收到消息也不需等待。这种通信机制相对简单,但是应用程序使用起来就需要使用相对复杂的方式来应付了。新的消息总是放在队列的末尾,接收的时候并不总是从头来接收,可以从中间来接收。
  消息队列是随内核持续的并和进程相关,只有在内核重起或者显示删除一个消息队列时,该消息队列才会真正被删除。因此系统中记录消息队列的数据结构 (struct ipc_ids msg_ids)位于内核中,系统中的所有消息队列都可以在结构msg_ids中中找到访问入口。
  IPC标识符:每一个I P C目标都有一个唯一的I P C标识符。这里所指的I P C目标是指一个单独的消息队列、一个信号量集或者一个共享的内存段。系统内核使用此标识符在系统内核中指明 I P C目标。
  IPC 关键字:想要获得唯一的标识符,则必须使用一个 I P C关键字。客户端进程和服务器端进程必须双方都同意此关键字。这是建立一个客户机/服务器框架的第一步。在System V IPC机制中,建立两端联系的路由方法是和I P C关键字直接相关的。通过在应用程序中设置关键字值,每一次使用的关键字都可以是相同的。一般情况下,可以使用f t o k ( )函数为客户端和服务器端产生关键字值。
  二、ipcs 命令命令ipcs用于读取System V IPC目标的状态。
  ipcs -q: 只显示消息队列。
  ipcs -s: 只显示信号量。
  ipcs -m: 只显示共享内存。
  ipcs –help: 其他的参数。
  三、消息队列的主要调用
  内核中实现消息传递机制的代码基本上都在文件ipc/msg.c中,消息队列的主要调用有下面4个
  (1)msgget:调用者提供一个消息队列的键标 (用于表示个消息队列的唯一名字),当这个消息队列存在的时候, 这个消息调用负责返回这个队列的标识号;如果这个队列不存在,就创建一个消息队列,然后返回这个消息队列的标识号 ,主要由sys_msgget执行。
  (2)msgsnd:向一个消息队列发送一个消息,主要由sys_msgsnd执行。
  (3)msgrcv:从一个消息队列中收到一个消息,主要由sys_msgrcv执行。
  (4)msgctl:在消息队列上执行指定的操作。根据参数的不同和权限的不同,可以执行检索、删除等的操作,主要由sys_msgctl执行。
  #include #include #include
  int msgget( key_t msgkey , int flag );取得一个消息队列的ID,如不存在则建立。
  返回值: 成功时:消息队列的ID失败时:-1
  int msgsnd( int msqid , struct msgbuf *msgp , size_t msgsiz , int msgflag );向消息队列送消息返回值: 成功时:0失败时:-1 msqid是消息队列的ID,size_t msgsiz是结构体成员mdata的大小,msgflag与上一章所讲的共享内存的flag起一样的作用,不过,当这个参数为IPC_NOWAIT的时候,如果消息队列已满,则返回错误值。如果不为IPC_NOWAIT,在消息队列已满 的情况下,会一直等到消息队列有空地方的时候再发送。
  注意这里的这个 struct msgbuf *msgp .要求的格式如下:struct msgbuf { long mtype;char mdata;};long mtype在这里我们用来保存本进程的PID.mdata则是保存要发送的数据。由于mdata的大小不一定(根据实际需要定义),所以这个结构体并没有事先定义好。但是我们定义这个结构体的时候一定要遵循这个规定。你可以改的,只有mdata的大小,和结构体的名称。尽量不要修改结构体成员的名称和类型。实际上,根据mtype,我们还可以有所选择地接受消息。这在下面将会谈到。
  int msgrcv( int msqid , struct msgbuf *msgp , size_t msgsiz , long msgtyp , int msgflag );从消息队列取得一个消息返回值: 成功时:0失败时:-1 msqid , *msgp , msgsiz不用说了。long msgtyp是结构体msgbuf的mtype成员。msgflag与上述一样。只不过为IPC_NOWAIT的时候,如果消息队列是空的,则等到有消息可读的时候再读。当不为IPC_NOWAIT的时候,如果消息队列是空的,则返回错误值(与字面上理解的有些相反)
  下面这个链接帮助了我更好地理解了msgrcv 中的 long msgtyp这个参数和
  struct msgbuf { long mtype;char mdata;};
  里的long mtype这个结构体成员。
  http://topic.csdn.net/u/20120131/15/235be4a4-3901-41ef-a577-55a5650efeeb.html?14521
  同样地,为了控制管理消息队列,一样有一个函数msgctl()如下:#include #include #include
  int msgctl( int msqid , int cmd , struct msqid_ds *buf );返回值: 成功时:0失败时:-1 cmd所指定的值与共享内存部分相同。
  最后自己写了一个利用消息队列实现进程通信
  基本思路:我每次将A端发送消息时的消息类型标记为奇数,将B端发送的消息类型为偶数。
  A端读取消息类型为偶数的消息(也就是说是从B端发送过来的)
  B端读取消息类型为奇数的消息(也就是说是从A端发送过来的)
   view plaincopy //A.c #include #include #include #include
  int main()
  { int count = 0; /*打印奇数消息类型,发送偶数消息类型*/ int msqid;key_t msgkey;struct msgbuf { long mtype;char mdata;};struct msgbuf msgdata , *p ;p = &msgdata ;msgkey = ftok( "." , 'a' ); /*计算标识符*/ msqid = msgget( msgkey , IPC_CREAT | 0666 ) ; /*取得消息队列的ID*/
  while(1)
  { printf("MiiBotree : ");fflush( stdin ); /*刷新标准输入缓冲区*/ gets( p->mdata ); /*输入字符串*/ p->mtype = count;
  if (!msgsnd( msqid , p , sizeof(p->mdata) , 0 )) /*送消息*/ { count = count + 2;}
  msgrcv( msqid , p , sizeof(p->mdata) , count+1 , 0 ) ; /*读消息*/ if (p->mtype % 2 == 1){ printf("Firefoxbug:%s\n", p->mdata);count += 2;}
  } return 0;} view plaincopy //B.c #include #include #include #include
  int main()
  { int count = 1; /*打印奇数消息类型,发送偶数消息类型*/ int msqid;key_t msgkey;struct msgbuf { long mtype;char mdata;};struct msgbuf msgdata , *p ;p = &msgdata ;msgkey = ftok ( "." , 'a' );msqid = msgget( msgkey , IPC_CREAT | 0666 ) ;
  while(1)
  { printf("Firefoxbug : ");fflush( stdin );gets( p->mdata );p->mtype = count;if (!msgsnd( msqid , p , sizeof(p->mdata) , 0 ))
  { count = count + 2;}
  msgrcv( msqid , p , sizeof(p->mdata) , count-1 , 0 ) ;if (p->mtype % 2 == 0){ printf("MiiBotree:%s\n", p->mdata);count += 2;}
  } return 0;} A.c和B.c 程序基本上是一样的这个程序还有一些不完善的地方:
  1.每个端口不能连续输入,必须等对方输入以后才 会显示结果。这里我也不清楚怎么回事。gdb的调试还不太会,错误不太会找。希望高手指教,呵呵
  2.没有删除消息队列,下次打开时候还会残留以前的消息

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