进程间通信之：IPC

IPC（Interprocess Communication）

有三种称做XSI IPC的IPC：消息队列（message queues）、信号量（semaphores）、以及共享内存（shared memory）。XSI是什么意思？有知道的烦请留言告知。

标识符(identifier）和键(key)

　　每个内核中的IPC结构（消息队列, 信号量和共享存储段）都用一个非负整数的标识符来加以引用。要向一个队列中发送消息或读取消息只需要知道其队列标识符即可。
　　该标识符与文件描述符不同的是, 创建时并不会重复利用通过删除回收的整数, 而是每次+1, 直到整数最大值回转到0。
　　标识符是IPC对象的内部名, 而它的外部名则是key(键),。
　　无论何时创建IPC结构（通过调用msgget、semget、shmget），都应该指定一个key，key的基本类型是key_t, 在头文件<sys/types.h>中定义，key由内核变换成identifier。

客户进程和服务器进程共同操作同一个IPC结构方法

　　(1) 服务器进程可以指定键IPC_PRIVATE创建一个新的IPC结构，将返回的标识符存放在某处（如一个文件）以便和客户进程取用。
　　缺陷：需要服务进程将标识符（identifier）写到文件中，客户进程使用时候还需要读取文件。
　　(2) 在一个公用头文件 中定义 一个客户进程和服务器进程都认可的键。然后服务器进程指定此键创建一个新的IPC结构。
　　下面代码以消息队列为例说明。

#define MSGKEY 1024 msqid=msgget(MSGKEY,IPC_EXCL);

　　缺陷：宏定义的键值，可能已经有一个IPC结构与其结合，从而导致创建失败。
　　(3) 客户进程和服务器进程认同一个路径和项目ID（项目ID是０～２５５间的字符值），接着调用函数ftok将这两个值变换一个键。然后在方法(2)中使用此键。

#inlcude <sys/ipc.h>key_t ftok(const char *path, int projid);

　　path 参数必须引用一个现存文件，如果想填写当前目录则用”.”。在一般的UNIX实现中，是将文件的索引节点号取出，再加上projid得到对应的key值。
　　缺陷：文件的索引节点号使用long long保存的，而key是int结构，因此在计算过程中存在对文件索引节点号进行截取的可能，不同路径的文件同样可能产生相同的key。

权限结构

XSI IPC为每一个IPC结构关联了一个ipc_perm结构，perm是 permission的简写。

struct ipc_perm{    key_t key;    uid_t uid ; /* owner's effective user id */    gid_t gid ; /* owner's effective group id */    uid_t cuid; /* creator's effective user id */    gid_t cgid ; /* creator's effective group id */    mode_t mode; /* access modes */    ulong seq ; /* slot usage sequence number */};/* 这里只是举例，内核中该结构成员也是在发生变化的，但是基本的元素一直保持不变，该结构体一般是其他IPC结构的第一个成员，例如消息队列的IPC结构声明为 */struct msqid_ds {    struct ipc_perm msg_perm;    ..............}

　　在创建IPC结构时，对所有字段都赋初值。以后，可以调用msgctl、semctl或shmctl修改uid、gid和mode字段。
　　改变这些值，调用进程必须是IPC结构的创建者或超级用户。

消息队列查看

　　系统进行进程间通信（IPC）的时候，可用的方式包括信号量、共享内存、消息队列、管道、信号（signal）、套接字等形式。使用IPCS可以在Ｌinux系统下查看共享内存、信号量、消息队列的状态。
　　
各参数如下 ：
-m shared memory segments
-q message queues
-s semaphore arrays
-a all (this is the default)

下面列出消息队列常用的命令
注：环境中没有消息存在，所以示例只显示了命令执行时每一列的条目
- 列表内容

ipcs -q : 显示所有的消息队列

　　　　　　　—— Message Queues ——– key msqid owner perms used-bytes messages

ipcs -qt : 显示消息队列的创建时间，发送和接收最后一条消息的时间

　　　—— Message Queues Send/Recv/Change Times ——–  msqid    owner    send    recv    change

ipcs -qp: 显示往消息队列中放消息和从消息队列中取消息的进程ID

　　　　—— Message Queues PIDs ——– msqid owner lspid lrpid 其中lspid含义是最后一个send进程，lrpid含义是最后一个receive进程

ipcs -q -i msgid: 显示msgid对应的消息队列结构体中的信息

ipcs -ql : 显示消息队列的限制信息

　　　　　　—— Messages: Limits ——– max queues system wide = 31868 max size of message (bytes) = 65536 default max size of queue (bytes) = 65536