linux进程间通信之消息队列

http://www.cnblogs.com/magicbox/archive/2012/02/01/2363880.html

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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。另外两种是信号量和共享存储。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 PC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 <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>

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[256];
};
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[256];
};
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 <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>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端读取消息类型为奇数的消息（也就是说是从B端发送过来的）
B端读取消息类型为偶数的消息（也就是说是从A端发送过来的）

#include <sys/types.h>  #include <sys/ipc.h>  #include <sys/msg.h>  #include <stdio.h>  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[256];      };      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;  }  

//B.c  #include <sys/types.h>  #include <sys/ipc.h>  #include <sys/msg.h>  #include <stdio.h>  int  main()  {      int count = 1;          /*打印偶数消息类型，发送奇数消息类型*/      int     msqid;      key_t   msgkey;      struct  msgbuf      {          long    mtype;          char    mdata[256];      };      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;  }  

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

最后列出参考资料：
http://linux.chinaunix.net/techdoc/develop/2009/04/27/1109110.shtml
http://blog.sina.com.cn/s/blog_48c9576b0100joqg.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_48c9576b0100joqg.html
《Linux软件工程师（c语言）实用版》