Linux 进程通信(System V) 第三节 ------> msg queue 消息队列

男娘i 2022-06-13 03:12 191阅读 0赞

**一.简介**

目前主要有两种类型的消息队列：POSIX消息队列以及系统V消息队列,系统V消息队列目前被大量使用。考虑到程序的可移植性，新开发的应用程序应尽量使用POSIX消息队列。  
  
      消息队列是内核创建的一个数据结构，是有标识的！  
      对于有读写权限的进程来说哦，所以可以通过对共享的消息进程的读写实现不同进程之间的通信！  
      关于消息队列的数据结构：  
       
       \#include<sys/msg.h>  
       
       structmsqid\_ds                                                //!> msg queue id dscription ( 消息队列状态描述符 )  
       \{  
             structipc\_perm            msg\_perm;            //!> 读写perms  
             structmsg    \*              msg\_first;            //!> 队列中的第一个msg， 对于内存的存储而言的，对用户使用没有意义  
             structmsg    \*              msg\_last;        //!> 队列中的最后一个msg ，对于内存的存储而言的，对用户使用没有意义  
            msglen\_t                          msg\_cbytes;        //!> 当前的队列中的bytes  
            msgunum\_t                  msg\_qnum;            //!> 当前的队列中的message  
            msglen\_t                        msg\_qbytes;            //!> 队列中最大允许的bytes  
            pid\_t                              msg\_lspid;            //!> 最后一个发送msg的pid  
            pid\_t                              msg\_lrpid;            //!> 最后一个接收msg的pid  
            time\_t                              msg\_stime;            //!> 最后一个msg发送时间  
             time\_t                              msg\_rtime;            //!> 最后一个msg收到时间  
            time\_t                              msg\_ctime;            //!> 最后一个msg控制时间( time of last magctl())       
       \};  
       
       
      消息队列的创建：函数---> msgget():可以创建或者访问一个已经存在的queue  
       
       \#include<sys/types.h>  
       \#include<sys/ipc.h>  
       \#include<sys/msg.h>  
       
       int msgget(key\_t key, int flag);                  //!> 返回值就是操作句柄  
                                                                              //!> key 可以是ftok()函数的返回值或者IPC\_PRIVATE  
                                                                              //!> flag也是读写权限(一般是：IPC\_CREAT或者IPC\_CREAT |IPC\_EXCL)  
       
注意创建的一个队列后的msqid\_ds的初始化参数是：  
                                                                                                msg\_perm的uid和cuid是当前进程的有效用户id；gid和cgid为当前进程的有效组id  
                                                                                                msg\_ctime是当前时间  
                                                                                                msg\_qbytes:为系统限制值  
                                                                                                其余的值都是0                                     
                                                                                                       
                                                                                                                         
关于队列的操作：  
                        >>>>>  
                                     int msgsnd(int msqid, const void \* ptr, size\_t mbytes, int flag );  
                                    //!> 参数：msqid:msgget()的返回值；ptr：是一个结构体的指针structmsgbuf \{ long mtype; char mtext\[1\] \};  
                                    //!>                flag:可以指定为：IPC\_NOWAIT，。。。  
  
                        >>>>>             
                                     int msgrcv(int msqid, void \* ptr, size\_t nbytes, long type, int flag );  
                                    //!> 参数：ptr;接收到的消息的储存的位置  
                                    //!>   type:希望从队列获取什么样内容的消息=0:返回第一个消息；>0 : 返回类型为type的第一个消息；<0:返回类型值小于或等于type参数的绝对值的消息中类型值中最小的第一个消息  
                                     
                                     
                        >>>>>  
                                     int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid\_ds \* buff );  
                                    可以完成的操作：  
                                    IPC\_RMID:  
                                                              删除指定队列的所有数据，只能由两种进程执行，第一个：  
                                                                                用户有效ID为   msg\_perm.cuid或者msg\_perm.uid  
                                                              第二个：超级用户权限进程             
                                      IPC\_SET:  
                                                              按照buff值设置msg\_perm.uid, msg\_perm.gid, msg\_perm.mode,  
                                                       msg\_qbytes四个字段，执行进程同上面  
                                      IPC\_STAT:  
                                                              取队列中msqid\_ds结构值放到buff中       
                                                                                     
                                                   
**二.**  
**ftok()函数简介：**  
系统建立IPC通讯（如消息队列、共享内存时）必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到。  
ftok原型如下：  
key\_t ftok( char \* name, int id )  
fname就时你指定的文件名，id是子序号。  
在一般的UNIX实现中，是将文件的索引节点号取出，前面加上子序号得到key\_t的返回值。  
  
查询文件索引节点号的方法是： ls -i  
当删除重建文件后，索引节点号由操作系统根据当时文件系统的使用情况分配，因此与原来不同，所以得到的索引节点号也不同。  
如果要确保key\_t值不变，要目确保ftok的文件不被删除，要么不用ftok，指定一个固定的key\_t值。  
  
同一段程序，用于保证两个不同用户下的两组相同程序获得互不干扰的IPC键值。  
由于etc/config.ini（假定）为应用系统的关键配置文件，因此不存在被轻易删除的问题——即使被删，也会很快被发现并重建（此时应用系统也将被重起）。  
ftok()的设计目的也在于此.  
  
三.  
  
  
  
  
\#include <stdlib.h>  
\#include<string.h>     
\#include <stdio.h>  
\#include <errno.h>  
\#include <sys/types.h>  
\#include <sys/ipc.h>  
\#include <sys/msg.h>  
\#include <sys/stat.h>  
  
\#define  MSG\_FILE              "server.c"                                                                              //!> 仅仅是创建的path而已  
\#define  BUFFER              255  
\#define  PERM                      S\_IRUSR | S\_IWUSR  
  
typedef struct dataType  
\{  
      long      mID;  
      char        buffer\[BUFFER + 1\];  
\}dataType;  
  
struct msgtype  
\{  
      long              mtype;  
      dataType        mdata;  
\};  
  
int main()  
\{  
       structmsgtype      msg;  
      key\_t                              key;                                                                                              //!> 每个queue都有一个自己的KEY作为标志  
      int                                      msgid;                                                                                              //!>  
     
       if( ( key =ftok( MSG\_FILE, 'a' ) ) == -1)                                                      //!> when fail  
      \{                                                                                                                                              //!>注意'a'相当于是一个标志码而已     
              fprintf( stderr, "Create Key error...: %s \\n", strerror( errno ));  
              exit( EXIT\_FAILURE );  
       \}  
     
       if( ( msgid= msgget( key, PERM | IPC\_CREAT | IPC\_EXCL ) ) == -1)//!> 创建 msg   queue  
       \{  
              fprintf( stderr, "Create Msg error...: %s \\n", strerror( errno ));  
              exit( EXIT\_FAILURE );  
       \}  
     
      printf("\\nMsg id = %d \\n", msgid);  
  
                                                                                                                                                                      //!>注意此处的flag都是简单处理为0     
       while( 1)                                                                                                                                  //!> 接收  
       \{  
              msgrcv( msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), 1, 0);                             
              //!> 我们可以知道type=1，所以可以知道在client中的msg标志就是1  
              //!> ( 必须的，我们等一下可以使用进程ID的处理 )  
              fprintf( stderr, "Server receive: %s \\n", msg.mdata.buffer);                      //!>  
              msg.mtype = msg.mdata.mID;  
              //!> 注意此处的ID必须要换成data中客户端进程的ID( 不然客户端无法识别!!!!!!!)  
              sprintf( msg.mdata.buffer, " %d   客户端接收的回馈！",(int)msg.mtype );     
                                                                                                                                                                                                                //!> 注意server的回馈msg已经改变  
              msgsnd( msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), 0);                              //!> 回发送给client  
       \}  
     
       exit( 0);     
\}  
  
  
  
\#include <stdio.h>  
\#include <stdlib.h>  
\#include <string.h>  
\#include <errno.h>  
\#include <sys/types.h>  
\#include <sys/ipc.h>  
\#include <sys/msg.h>  
\#include <sys/stat.h>  
\#include <stdio.h>  
  
\#define  MSG\_FILE              "server.c"  
\#define  BUFFER              255  
\#define  PERM                      S\_IRUSR | S\_IWUSR  
  
typedef struct dataType  
\{  
      long      mID;  
      char        buffer\[BUFFER + 1\];  
\}dataType;  
  
struct msgtype  
\{  
      long              mtype;  
      dataType        mdata;  
\};  
  
int main( int argc, char \*\* argv)                                                             
\{  
       structmsgtype        msg;  
      key\_t                              key;  
      int                                        msgid;  
     
       if( argc !=2)                                                                                                                              //!> 需要输入一个字符串作为参数  
       \{  
              fprintf( stderr, "Usage: %s string .\\n", argv\[0\] );  
              exit( EXIT\_FAILURE );  
       \}  
     
       if( ( key =ftok( MSG\_FILE, 'a' ) ) == -1)                                                              //!> 获得这个Key  
       \{  
              fprintf( stderr, "Create Key error...: %s \\n", strerror( errno ));  
              exit( EXIT\_FAILURE );  
       \}  
     
       if( ( msgid= msgget( key, PERM ) ) == -1)                                                      //!>获得queue的ID     
       \{  
              fprintf( stderr, "Create Msg error...:%s \\n", strerror( errno ));  
              exit( EXIT\_FAILURE );  
       \}  
     
       msg.mtype =1;                                                                                                                                              //!>注意此处的type需要与server中匹配     
      msg.mdata.mID =getpid();                                                                                                          //!> my ID  
       strncpy(msg.mdata.buffer, argv\[1\], BUFFER);                                              //!> 获得命令行参数而已  
     
       msgsnd(msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), 0);                              //!> 发送给server  
       memset(&msg, '\\0', sizeof( struct msgtype ));                                             
       msgrcv(msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), getpid(), 0);             
     //!>获得server的反馈( 注意type是自己的ID，所以就是server的发送msg中带的 )  
       fprintf(stderr, "Client receive: %s \\n", msg.mdata.buffer);            //!> 注意只接受自己ID的msg！！！  
     
       exit(EXIT\_SUCCESS );  
\}  
  
2.运行  
./s&                                              //!> server 后台  
./cILOVEYOU              //!> 参数是字符串  
  
if是多客户操作：for i in 1 2 3 4 5; do ./c sss &done                              //!> 注意 sss 是参数而已  
  
3.注意：  
<1>：  
                client对于server的发送的标志是一样的才是可以的！  
                因为server不可以识别多个未知的client，但是对于server的反馈而言可以根据client的ID  
                也就是client的接受可以根据自己的进程ID来进行不同的接受( 在网络环境下可以根据Socket套接字接受)   
  
<2>：  
          注意对于msg queue 而言：必须有一个这样的数据结构：  
struct msgtype  
\{  
      long              mtype;  
      dataType        mdata;                                      //!> 注意此处的不一定只是char\*，可以是自己定义的  
\};                                                                              //!> 但是整体的格式必须的，主要是long这个标志是必需的！！！  
  
typedef struct dataType  
\{  
      long      mID;  
      char        buffer\[BUFFER + 1\];  
\}dataType;  
  
注意：对于cs模式而言，server和client必须是打开同一个queue才是OK的，所以需要有相同的操作就是：  
              if( ( key = ftok( MSG\_FILE, 'a' ) ) == -1)      //!> 获得相同的Key  
              ...  
              获得了相同的KEY后，对于msgget的操作(也就是打开文件，自己随便...)