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Linux系统编程消息队列详解

消息队列,Unix的通信机制之一,可以理解为是一个存放消息(数据)容器。将消息写入消息队列,然后再从消息队列中取消息,一般来说是先进先出的顺序,下面良许教程网为大家详细讲解一下Linux系统编程消息队列。

1、消息队列简介

消息队列本质上是位于内核空间的链表,链表的每个节点都是一条消息。每一条消息都有自己的消息类型,消息类型用整数来表示,而且必须大于 0。每种类型的消息都被对应的链表所维护:

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其中数字 1 表示类型为 1 的消息,数字2、3、4 类似。彩色块表示消息数据,它们被挂在对应类型的链表上。

值得注意的是,刚刚说过没有消息类型为 0 的消息,实际上,消息类型为 0 的链表记录了所有消息加入队列的顺序,其中红色箭头表示消息加入的顺序。

2、消息队列相关的函数

 // 创建和获取 ipc 内核对象
 int msgget(key_t key, int flags);
 // 将消息发送到消息队列
 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
 // 从消息队列获取消息
 ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
 // 查看、设置、删除 ipc 内核对象(用法和 shmctl 一样)
 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

3、消息数据格式

无论你是发送还是接收消息,消息的格式都必须按照规范来。简单的说,它一般长成下面这个样子:

 struct Msg{
     long type; // 消息类型。这个是必须的,而且值必须 > 0,这个值被系统使用
     // 消息正文,多少字节随你而定
     // ...
 };

所以,只要你保证首4字节(32 位 linux 下的 long)是一个整数就行了。 举个例子:

 struct Msg {
     long type;
     char name[20];
     int age;
 } msg;
 
 struct Msg {
     long type;
     int start;
     int end;
 } msg;

从上面可以看出,正文部分是什么数据类型都没关系,因为消息队列传递的是 2 进制数据,不一定非得是文本。

4、msgsnd 函数

msgsnd 函数用于将数据发送到消息队列。如果该函数被信号打断,会设置 errno 为 EINTR。

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

参数 msqid:ipc 内核对象 id 参数 msgp:消息数据地址 参数 msgsz:消息正文部分的大小(不包含消息类型) 参数 msgflg:可选项 该值为 0:如果消息队列空间不够,msgsnd 会阻塞。 IPC_NOWAIT:直接返回,如果空间不够,会设置 errno 为 EAGIN.

返回值:0 表示成功,-1 失败并设置 errno。

5、msgrcv 函数

msgrcv 函数从消息队列取出消息后,并将其从消息队列里删除。

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

参数 msqid:ipc 内核对象 id 参数 msgp:用来接收消息数据地址 参数 msgsz:消息正文部分的大小(不包含消息类型) 参数 msgtyp:指定获取哪种类型的消息

msgtyp = 0:获取消息队列中的第一条消息 msgtyp > 0:获取类型为 msgtyp 的第一条消息,除非指定了 msgflg 为MSG_EXCEPT,这表示获取除了 msgtyp 类型以外的第一条消息。 msgtyp 0 的情况。表示获取类型不为 msgtyp 的消息 MSG_NOERROR:如果消息数据正文内容大于 msgsz,就将消息数据截断为 msgsz

6、实例

程序 msg_send 和 msg_recv 分别用于向消息队列发送数据和接收数据。

6.1 msg_send

msg_send 程序定义了一个结构体 Msg,消息正文部分是结构体 Person。该程序向消息队列发送了 10 条消息。 msg_send.c

 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 
 typedef struct {
     char name[20];
     int age;
 }Person;
 
 typedef struct {
     long type;
     Person person;
 }Msg;
 
 int main(int argc, char *argv) {
     int id = msgget(0x8888, IPC_CREAT | 0664);
     
     Msg msg[10] = {
         {1, {"Luffy", 17}},
         {1, {"Zoro", 19}},
         {2, {"Nami", 18}},
         {2, {"Usopo", 17}},
         {1, {"Sanji", 19}},
         {3, {"Chopper", 15}},
         {4, {"Robin", 28}},
         {4, {"Franky", 34}},
         {5, {"Brook", 88}},
         {6, {"Sunny", 2}}
     };
     
     int i;
     for (i = 0; i 

程序 msg_send 第一次运行完后,内核中的消息队列大概像下面这样:

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6.2 msg_recv

msg_recv 程序接收一个参数,表示接收哪种类型的消息。比如./msg_recv 4 表示接收类型为 4 的消息,并打印在屏幕。

 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 
 typedef struct {
     char name[20];
     int age;
 }Person;
 
 typedef struct {
     long type;
     Person person;
 }Msg;
 
 void printMsg(Msg *msg) {
     printf("{ type = %ld, name = %s, age = %d }\n",
            msg->type, msg->person.name, msg->person.age);
 }
 
 int main(int argc, char *argv[]) {
     if (argc \n", argv[0]);
         return -1;
     }
     
     // 要获取的消息类型
     long type = atol(argv[1]);
     
     // 获取 ipc 内核对象 id
     int id = msgget(0x8888, 0);
   
     
     Msg msg;
     int res;
     
     while(1) {
         // 以非阻塞的方式接收类型为 type 的消息
         res = msgrcv(id, &msg, sizeof(Person), type, IPC_NOWAIT);
         if (res 

6.3 编译

 [root@localhost ~]# gcc msg_send.c -o msg_send
 [root@localhost ~]# gcc msg_recv.c -o msg_recv

6.4 运行

先运行 msg_send,再运行 msg_recv。 接收所有消息

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image.png

接收类型为 4 的消息

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image.png

msgctl函数

获取和设置消息队列的属性

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

msqid:消息队列标识符 cmd:控制指令 IPC_STAT:获得msgid的消息队列头数据到buf中 IPC_SET:设置消息队列的属性,要设置的属性需先存储在buf中,可设置的属性包括:msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes buf:消息队列管理结构体。

返回值: 成功:0 出错:-1,错误原因存于error中 EACCESS:参数cmd为IPC_STAT,确无权限读取该消息队列 EFAULT:参数buf指向无效的内存地址 EIDRM:标识符为msqid的消息队列已被删除 EINVAL:无效的参数cmd或msqid EPERM:参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID,却无足够的权限执行

实例

 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 #include 
 
 
 struct msgbuf{
     long mtype ;
     char mtext[] ;
 }  ;
 
 int main(int argc, char **argv){
     int msqid ;
     struct msqid_ds info ;
     struct msgbuf buf ;
     struct msgbuf buf1 ;
     int flag ;
     int sendlength, recvlength ;
 
     msqid = msgget( IPC_PRIVATE, 0666 ) ;
 
     if ( msqid 

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总结

至此关于Linux系统编程消息队列的讲解分享结束,大家如果对消息队列还有疑问可以通过评论区将问题提交给我们。

以上就是良许教程网为各位朋友分享的Linux系统相关内容。想要了解更多Linux相关知识记得关注公众号“良许Linux”,或扫描下方二维码进行关注,更多干货等着你!

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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