Day06(上) Liunx高级系统设计6-消息队列

概述

消息队列是消息的链表，存放在内存中，由内核维护

特点

1 、消息队列中的消息是有类型的。

2 、消息队列中的消息是有格式的。

3 、消息队列可以实现消息的随机查询。消息不一定要以先进先出的次序读取，编程时可以按消息的类型读取。

4 、消息队列允许一个或多个进程向它写入或者读取消息。

5 、与无名管道、命名管道一样，从消息队列中读出消息，消息队列中对应的数据都会被删除。

6 、每个消息队列都有消息队列标识符，消息队列的标识符在整个系统中是唯一的。

7 、只有内核重启或人工删除消息队列时，该消息队列才会被删除。若不人工删除消息队列，消息队列会一直存在于系统中

注意 :

在 ubuntu 某些版本中消息队列限制值如下 :

每个消息内容最多为 8K 字节

每个消息队列容量最多为 16K 字节

系统中消息队列个数最多为 1609 个

系统中消息个数最多为 16384 个

消息队列·操作命令

ipcs -q 获取消息队列信息

ipcrm -q msgid 删除消息队列id为msgid的消息队列

获取key值

概述

System V 提供的进程间通讯机制 (IPC 通信机制 ) 需要一个 key 值

key 值可以是人为指定的，也可以通过 ftok 函数获得。

ftok 函数

所需头文件 :

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

函数 :

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id) ；

参数：

pathname：路径名 , 这个路径必须是存在的而且可以访问的

//~ 家目录

/// 根目录

//./ 当前目录

proj_id：项目 ID ，非 0 整数 ( 只有低 8 位有效 )

返回值：

成功返回 key 值

失败返回 -1

注意 :

当调用该函数时传入的参数一致获取到的key 值也将相同

多进程通讯时要保证路径名相同,id 也相同

示例：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
key_t key01 = ftok("./",2023);
key_t key02 = ftok("./",2023);
key_t key03 = ftok("./",2022);
printf("key1=%u\n",key01);
printf("key2=%u\n",key02);
printf("key3=%u\n",key03);
return 0;
}

创建和获取消息队列-msgget函数

作用：

创建一个新的或打开一个已经存在的消息队列。不同的进程调用此函数，只要用相同的

key 值就能得到同一个消息队列的标识符

函数：

所需头文件

#include <sys/msg.h>

函数

int msgget(key_t key, int msgflg)；

参数：

key： IPC 键值。

msgflg：标识函数的行为及消息队列的权限。

msgflg 的取值：

IPC_CREAT：创建消息队列。

IPC_EXCL：检测消息队列是否存在。

位或权限位：消息队列位或权限位后可以设置消息队列的访问权限，格式和open 函数的 mode_t 一样，但可执行权限未使用。

返回值：

成功：消息队列的标识符(msgid) ，失败：返回 -1

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key = ftok("./",12);printf("ipc键值是:%d\n",key);int msgid = msgget(key,IPC_CREAT |0666);printf("消息队列id:%d\n",msgid);key_t key2 = ftok("./",13);int msgid2 = msgget(key2,IPC_EXCL);//查看消息队列是否存在printf("消息队列id2:%d\n",msgid2);return 0;
}

消息格式

typedef struct _msg

{

long mtype ; /* 消息类型 , 必须是第一个成员 , 必须是 long 型 , 就是该消息的 id*/

char mtext [ 100 ]; /* 消息正文 , 用户自定义 */

... /* 消息的正文可以有多个成员 */

} MSG ;

发送消息-msgsnd函数

作用 : 将新消息添加到消息队列。

函数：

所需头文件 :

#include <sys/msg.h>

函数 :

int msgsnd(int msqid, const void *msgp,size_t msgsz, int msgflg);

参数 :

msqid：消息队列的标识符。

msgp：待发送消息结构体的地址。

msgsz：消息正文的字节数。

msgflg：函数的控制属性

0：msgsnd 调用阻塞直到条件满足为止。 ( 推荐 )

IPC_NOWAIT: 若消息没有立即发送则调用该函数的进程会立即返回。

返回值 :

成功：0

失败：-1 。

接收消息-msgrcv

作用 : 从标识符为 msqid 的消息队列中接收一个消息。一旦接收消息成功，则消息在消息队列中被删除。

函数

所需头文件

#include <sys/msg.h>

函数 :

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);

参数 :

msqid:消息队列的标识符，代表要从哪个消息列中获取消息。

msgp:存放消息结构体的地址。

msgsz:消息正文的字节数。

msgtyp:消息的类型、可以有以下几种类型

msgtyp=0:返回队列中的第一个消息

msgtyp>0:返回队列中消息类型为 msgtyp 的消息

msgtyp<0:返回队列中消息类型值小于或等于 msgtyp 绝对值的消息 , 如果这种消息有若干个, 则取类型值最小的消息。

注意：

若消息队列中有多种类型的消息 ,msgrcv 获取消息的时候按消息类型获取, 不是先进先出的。

在获取某类型消息的时候 , 若队列中有多条此类型的消息 , 则获取最先添加的消息, 即先进先出原则

msgflg: 函数的控制属性

0:msgrcv调用阻塞直到接收消息成功为止。

MSG_NOERROR:若返回的消息字节数比 nbytes 字节数多 , 则消息就会截短到nbytes字节 , 且不通知消息发送进程

IPC_NOWAIT: 调用进程会立即返回。若没有收到消息则立即返回 -1 。

返回值 :

成功返回读取消息的长度

失败返回-1

案例1：简单的消息收发

需要 :

张三发出消息类型为 10 与 20 的消息

李四接收消息类型为 10 的消息

王五接收消息类型为 20 的消息

代码 02_zs.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
typedef struct struct_msg{
long msgType;
char name[20];
char text[128];
}Msg;
int main(int argc, char const *argv[])
{
//获取key值
key_t key = ftok("./",258);
//创建或获取消息对象
int msgid = msgget(key,IPC_CREAT| 0666);
//准备要发送的消息
Msg msg01 = {10,"张三","你好 李四"};
Msg msg02;
msg02.msgType=20;
strcpy(msg02.name,"张三");
strcpy(msg02.text,"你好 王五");
//发送消息给李四
msgsnd(msgid,&msg01,sizeof(msg01) - sizeof(long),0);
//发现消息给王五
msgsnd(msgid,&msg02,sizeof(msg01) - sizeof(long),0);
return 0;
}

代码 02_ls.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
typedef struct struct_msg{
long msgType;
char name[20];
char text[128];
}Msg;
int main(int argc, char const *argv[])
{
key_t key = ftok("./",258);
int msqid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);
Msg msg;
msgrcv(msqid,&msg,sizeof(msg)-sizeof(long),10,0);
printf("李四接收到的消息为\n");
printf("姓名:%s说%s\n",msg.name,msg.text);
return 0;
}

代码03——ww.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
typedef struct struct_msg{
long msgType;
char name[20];
char text[128];
}Msg;
int main(int argc, char const *argv[])
{
key_t key = ftok("./",258);
int msqid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);
Msg msg;
msgrcv(msqid,&msg,sizeof(msg)-sizeof(long),20,0);
printf("王五接收到的消息为\n");
printf("姓名:%s说%s\n",msg.name,msg.text);
return 0;
}

消息队列控制（了解）

作用 : 对消息队列删除 , 获取 , 修改等操作

语法 :

所需头文件 :

#include <sys/msg.h>

函数 :

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

参数：

msqid:消息队列的标识符。

cmd:函数功能的控制。

IPC_RMID：删除由 msqid 指示的消息队列，将它从系统中删除并破坏相关数据结构。 IPC_STAT：将 msqid 相关的数据结构中各个元素的当前值存入到由 buf 指向的结构中。

IPC_SET：将 msqid 相关的数据结构中的元素设置为由 buf 指向的结构中的对应值。

buf:msqid_ds 数据类型的地址，用来存放或更改消息队列的属性。

返回值：

成功: 返回 0

失败: 返回 -1

struct msqid_ds类型：

struct msqid_ds {

struct ipc_perm msg_perm; /* 所有者与权限 */

time_t msg_stime; /* 最后一条消息发送的时间 */

time_t msg_rtime; /* 最后一条消息接收的时间 */

time_t msg_ctime; /* 最后一次更改的时间 */

unsigned long __msg_cbytes; /* 队列中的当前字节数（非标准） */

msgqnum_t msg_qnum; /* 队列中的当前消息数 */

msglen_t msg_qbytes; /* 队列中允许的最大字节数 */

pid_t msg_lspid; /* 最后一次发送的进程 id */

pid_t msg_lrpid; /* 最后一次接收的进程 id */

};

struct ipc_perm类型:

struct ipc_perm {

key_t __key; /* 提供给 msgget 的密钥 (2) */

uid_t uid; /* 所有者的有效 UID */

gid_t gid; /* 所有者的有效 GID */

uid_t cuid; /* 创建者的有效 UID */

gid_t cgid; /* 创建者的有效 GID */

unsigned short mode; /* 权限 */

unsigned short __seq; /* 序列号 */

};

案例2：多人聊天程序

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
typedef struct INFO
{long type;char name[20];char text[128];        
}info;
int main(int argc, char const *argv[])
{printf("请输入用户姓名:\n");char name[50] = {0};scanf("%s",name);int stype = 0;printf("请输入要发送的类型:\n");scanf("%d",&stype);int rtype = 0;printf("请输入要接受的数据类型:\n");scanf("%d",&rtype);//创建消息队列key_t key = ftok("./",11) ;int mesid = msgget(key,IPC_CREAT | 0666);printf("mesid=%d\n",mesid);int i = 0;for(i = 0;i < 2;i++){int pid = fork();if(pid == 0){break;}}if(i == 0){while(1){info inf;msgrcv(mesid,&inf,sizeof(info)-sizeof(long),rtype,0);printf("%s:%s\n",inf.name,inf.text);if(strcmp("886",inf.text) == 0){break;}printf("111\n");}_exit(0);}else if(i == 1){while(1){printf("222\n");          info inf;scanf("%s",inf.text);inf.type = stype;strcpy(inf.name,name);msgsnd(mesid,&inf,sizeof(info)-sizeof(long),0);if(strcmp("886",inf.text) == 0){break;}}_exit(0);}else if(i == 2){while(1){int pid = waitpid(-1,NULL,WNOHANG);if(pid == -1){break;}}}return 0;
}