Linux System V IPC 消息隊列

Linux System V IPC 消息隊列

模型:

1. 獲取key值 :ftok()
2. 創建/獲取消息隊列 :msgget()
3. 發消息到消息隊列/從消息隊列收信息 :msgsnd()/msgrcv()
4. 刪除消息隊列 :msgctl()

使用的頭文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

ftok()

//獲取key值, key值是System V IPC的標識符，成功返回key，失敗返回-1設errno
//同pathname+同 proj_id==>同key_t;
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

pathname :文件名
proj_id: 1~255的一個數，表示project_id

key_t key=ftok(".",100);    //“.”就是一個存在且可訪問的路徑, 100是假設的proj_id
    if(-1==key)
        perror("ftok"),exit(-1);

msgget()

//創建/獲取消息隊列，成功返回shmid，失敗返回-1
int msgget(key_t key, int msgflg);  //ATTENTION:用int msqid=msgget()比較好看

msgflg:具體的操作標志

• IPC_CREAT 若不存在則創建, 需要在msgflg中＂|權限信息＂; 若存在則打開
• IPC_EXCL若存在則創建失敗
• 0 獲取已經存在的消息隊列

消息隊列的容量由msg_qbytes控制，在消息隊列被創建的過程中，這個大小被初始化為MSGMNB，這個限制可以通過msgctl()修改

int msqid=msgget(key,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);
if(-1==msqid)
    perror("msgget"),exit(-1);

msgsnd()

//向指定的消息隊列發送指定的消息，如果消息隊列已經滿了，默認的行為是堵塞，直到隊列有空間容納新的消息，成功返回0,失敗返回-1設errno
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

msqid msgget()返回的消息隊列的ID
msgp消息的的首地址, 消息的參考數據類型如下

struct msgbuf {
    long mtype;       /* message type, must be > 0 */   //消息的類型
    char mtext[1];    /* message data */                //消息的內容
};
ATTENTION:The  mtext field is an array (or other structure) whose size is specified by msgsz, a nonnegative integer value. 

msgsz消息的大小, 該參數用於指定消息內容的大小, 不包括消息的類型。只能sizeof(Msgbuf.mtext),不能sizeof(Msgbuf)
msgflg發送的標志, 默認給0即可

Msg msg1={1,"hello"};//消息的類型是1,內容是hello
int res=msgsnd(msqid,&msg2,sizeof(msg2.buf),0);
if(-1==res)
    perror("msgsnd"),exit(-1);

msgrcv()

//向指定的消息隊列取出指定的消息，成功返回實際接受到的byte數，失敗返回-1設errno
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

msqid: 消息隊列的ID(returned by msgget)
msgp: 存放接收到消息的緩沖區首地址
msgsz: 消息的最大大小, 不包括消息的類型==>只能sizeof(Msgbuf.mtext),不能sizeof(Msgbuf)

• 如果消息的長度>msgsz且msgflg裡有MSG_NOERROR，則消息會被截斷，被截斷的部分會丟失
• 如果消息的長度>msgsz且msgflg裡沒有MSG_NOERROR，那麼會出錯，報E2BIG。

msgtyp: 消息的類型

• 0:讀取消息隊列中的第一個消息
• >0:讀取消息隊列中第一個type為msgtype的消息, 除非msg_flg裡有MSG_EXCEPT，此時隊列中的第一個不是msgtyp的消息會被讀取
• <0讀取消息隊列中type<=|msgtype|的消息, 這裡再優先讀取最小的

msgflg: 發送的標志, 默認給0即可

Msg msg1;
int res=msgrcv(msqid,&msg1,sizeof(msg1.buf),1,0);
if(-1==res)
    perror("msgrcv"),exit(-1);

msgctl()

// 消息操作，成功返回0,失敗返回-1設errno
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

msqid :消息隊列的ID,由msgget()
buf 結構體指針

struct msqid_ds {
    struct ipc_perm msg_perm;       /* Ownership and permissions */
    time_t          msg_stime;      /*Time of last msgsnd(2) */
    time_t          msg_rtime;      /* Time of last msgrcv(2) */
    time_t          msg_ctime;      /* Time of last change */
    unsigned long   __msg_cbytes;   /* Current number of bytes in queue (nonstandard) */
    msgqnum_t       msg_qnum;       /* Current number of messages in queue */
    msglen_t        msg_qbytes;     /* Maximum number of bytes allowed in queue */
    pid_t           msg_lspid;      /* PID of last msgsnd(2) */
    pid_t           msg_lrpid;      /* PID of last msgrcv(2) */
};
struct ipc_perm {
    key_t           __key;      /* Key supplied to msgget(2) */
    uid_t           uid;        /* Effective UID of owner */
    gid_t           gid;        /* Effective GID of owner */
    uid_t           cuid;       /* Effective UID of creator */
    gid_t           cgid;       /* Effective GID of creator */
    unsigned short  mode;       /* Permissions */
    unsigned short  __seq;      /* Sequence number */
};

cmd

• IPC_STAT從內核相關結構體中拷貝消息隊列相關的信息到buf指向的結構體中
• IPC_SET把buf指向的結構體的內容寫入到內核相關的結構體中，同時更顯msg_ctimer成員，同時以下成員也會被更新：msg_qbytes, msg_perm.uid, msg_perm.gid, msg_perm.mode。調用隊列的進程的effective UID必須匹配隊列所有者或創建者的msg_perm.uid或msg_perm.cuid或者該進程擁有特權級別，
• IPC_RMID立即銷毀消息隊列，喚醒所有正在等待讀取或寫入該消息隊列進程，調用的進程的UID必須匹配隊列所有者或創建者或者該進程擁有足夠的特權級別

• IPC_INFO (Linux-specific)返回整個系統對與消息隊列的限制信息到buf指向的結構體中

  //_GNU_SOURCE
  //<sys/msg.h>
  struct msginfo {
      int msgpool;/*Size in kibibytes of buffer pool used to hold message data; unused within kernel*/
      int msgmap; /*Maximum number of entries in message map; unused within kernel*/
      int msgmax; /*Maximum number of bytes that can be written in a single message*/
      int msgmnb; /*Maximum number of bytes that can be written to queue; used to initialize msg_qbytes  during queue creation*/
      int msgmni; /*Maximum number of message queues*/
      int msgssz; /*Message segment size; unused within kernel*/
      int msgtql; /*Maximum number of messages on all queues in system; unused within kernel*/
      unsigned short int  msgseg; /*Maximum number of segments; unused within kernel*/
  };

  int res=msgctl(msqid,IPC_RMID,NULL);
  if(-1==res)
  perror("msgctl"),exit(-1);

例子

//Sys V IPC msg
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<signal.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct{
    long mtype;     //消息的類型
    char buf[20];       //消息的內容
}Msg;
int msqid;          //使用全局變量,這樣就可以在fa中使用msqid了
void fa(int signo){
    printf("deleting..\n");
    sleep(3);
    int res=msgctl(msqid,IPC_RMID,NULL);
    if(-1==res)
        perror("msgctl"),exit(-1);
    exit(0);
}
int main(){
    //ftok()
    key_t key=ftok(".",150);
    if(-1==key)
        perror("ftok"),exit(-1);
    printf("key%#x\n",key);
    //msgget()
    msqid=msgget(key,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);
    if(-1==msqid)
        perror("msgget"),exit(-1);
    printf("msqid%d\n",msqid);
    //msgsnd()
    Msg msg1={1,"hello"};//消息的類型是1,內容是hello
    Msg msg2={2,"world"};
    int res=msgsnd(msqid,&msg2,sizeof(msg2.buf),0);
    if(-1==res)
        perror("msgsnd"),exit(-1);
    res=msgsnd(msqid,&msg1,sizeof(msg1.buf),0);
    if(-1==res)
        perror("msgsnd"),exit(-1);
    //msgctl()
    //Ctrl+C delete msq
    printf("Press CTRL+C to delete msq\n");
    if(SIG_ERR==signal(SIGINT,fa))
        perror("signal"),exit(-1);
    while(1);
    return 0;
}