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消息隊(duì)列?是消息的鏈接表，存儲(chǔ)內(nèi)核中，由消息標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)。?--《UNIX環(huán)境高級(jí)編程》
簡(jiǎn)單理解，消息隊(duì)列就是一堆消息的有序集合，并緩存于內(nèi)核中。如此一來(lái)，多個(gè)進(jìn)程就可通過(guò)訪問(wèn)內(nèi)核來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程之間的通信。目前存在的消息隊(duì)列有POSIX與System V標(biāo)準(zhǔn)的接口，本篇主要介紹System V接口的使用。
簡(jiǎn)介消息隊(duì)列的本質(zhì)是位于內(nèi)核空間的鏈表，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)獨(dú)立的消息，每個(gè)消息都有類型，相同類型的消息組成一個(gè)鏈表。
當(dāng)各種各樣的消息發(fā)出時(shí)，就如同下圖所示排列在內(nèi)核空間中。形狀看成消息的類型，相同的形狀則表示相同的消息類型。
這些看似雜亂無(wú)章的消息，通過(guò)消息隊(duì)列發(fā)出來(lái)后，根據(jù)其發(fā)送的類型與發(fā)送的時(shí)間，在接收端中則是有規(guī)律的排序。
如上圖，內(nèi)核中雜亂無(wú)章的消息，接收端可通過(guò)消息類型與發(fā)送的順序來(lái)逐一接收處理?？赏ㄟ^(guò)消息類型查看指定類型的消息，若指定類型為0，則按時(shí)間順序輸出所有接收到的消息。
接口主要用到msgget、msgsnd、msgrcv和msgctl四個(gè)接口。其使用方式man手冊(cè)說(shuō)明的比較清晰了，這里簡(jiǎn)單描述一下函數(shù)形式及功能。
msgget
#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);
主要功能是根據(jù)key值獲取一個(gè)消息隊(duì)列的ID。msgflag主要有兩個(gè)值IPC_CREAT 和IPC_EXC，指的是需要新創(chuàng)建消息隊(duì)列ID。
msgsnd、msgrcv
#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
msgsnd與msgrcv主要用于消息隊(duì)列的發(fā)送與接收。這里需要注意的是發(fā)送的msgp一般定義為結(jié)構(gòu)體，首個(gè)成員為long型，表示消息的類型。如此msgrcv通過(guò)指定msgtype來(lái)篩選出需要的消息。
msgctl
#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
msgctl是用來(lái)控制消息隊(duì)列的，其中cmd指進(jìn)行的操作，buf記錄了消息隊(duì)列的信息。cmd：
- IPC_STAT: 將msg相關(guān)的內(nèi)核信息存儲(chǔ)到buf指向的msqid_ds 結(jié)構(gòu)體中。調(diào)用者需擁有閱讀權(quán)限才可讀取。
- IPC_SET:該命令用來(lái)設(shè)置消息隊(duì)列的屬性，要設(shè)置的屬性存儲(chǔ)在buf指向的msqid結(jié)構(gòu)中；可設(shè)置屬性包括：msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes，同時(shí)，也影響msg_ctime成員。
- IPC_RMID:刪除msqid標(biāo)識(shí)的消息隊(duì)列
buf：
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) */};如上信息可看到buf中存儲(chǔ)了與消息隊(duì)列相關(guān)的屬性，設(shè)置cmd后，可通過(guò)buf拿到這些信息。
實(shí)例演示功能：?用消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)server接client的數(shù)據(jù)，server可篩選顯示指定消息類型的數(shù)據(jù)。
效果：server接收所有消息：
server 篩選消息類型為2的數(shù)據(jù)：
注：代碼里可將消息類型封裝成枚舉，此demo作為演示不做過(guò)多封裝。
總結(jié)消息隊(duì)列在進(jìn)程間通信的優(yōu)勢(shì)總結(jié)起來(lái)有以下幾點(diǎn)：
- 緩存：數(shù)據(jù)較大的消息處理起來(lái)時(shí)間較長(zhǎng)，此時(shí)將其寫入消息隊(duì)列更快，待系統(tǒng)空閑時(shí)再處理。提高系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行效率。
- 送達(dá)：消息隊(duì)列存儲(chǔ)的消息，會(huì)一直保留在隊(duì)列中直到消息被處理，且被取走后就會(huì)被隊(duì)列釋放。因此無(wú)論多少個(gè)進(jìn)程在獲取，每個(gè)消息僅會(huì)被處理一次。
- 排序：消息在隊(duì)列中一直按照“先入先出”的順序來(lái)執(zhí)行。因此任務(wù)被處理的時(shí)序不會(huì)錯(cuò)亂。
- 異步：消息隊(duì)列因?yàn)闀?huì)緩存消息，且順序處理不會(huì)丟失。因此多個(gè)進(jìn)程可通過(guò)消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)異步通信，互不阻塞。
client.cpp
/*
********************************************************************************
* Copyright (C) 2021, xiang.D <dx_65535@163.com>.
* All right reserved.
*
* File Name : client.cpp
* Author :
* Version : V1.0
* Description :
* Journal : 2021-03-19 init v1.0
* Brief : Blog address:
* Others :
********************************************************************************
*/
#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#include <iostream>#include <errno.h>#include <string.h>#include "common.h"
const char TEXT[2][50] = {"this is client1!", "this is client2!"};
int main(int argc, char *argv[]){ int msg_id, key, ret = 0; struct MsgFrame msg_buf = {0, {0}};
if (argc < 2) { PRINT_ERR("usage: %s [msgid] ", argv[0]); goto exit; }
if (strspn(argv[1], "0123456789") != strlen(argv[1])) { PRINT_ERR("Params invalid! "); goto exit; }
/* Obtain the standard key according to the file path */ key = ftok(MSGQ_FILE_PATH, MSGQ_ID); if (key < 0) { PRINT_ERR("ftok failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
msg_id = msgget(key, IPC_EXCL); if (msg_id < 0) { PRINT_ERR("msgget failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
do { memset(&msg_buf, 0x00, sizeof(msg_buf));#if 0 if (fgets(msg_buf.buffer, sizeof(msg_buf.buffer), stdin) == NULL) { PRINT_ERR("scanf failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit_msgid; }#else msg_buf.type = atoi(argv[1]); strncpy(msg_buf.buffer, TEXT[msg_buf.type - 1], strlen(TEXT[msg_buf.type-1]));#endif ret = msgsnd(msg_id, &msg_buf, sizeof(msg_buf.buffer), IPC_NOWAIT); if (ret < 0) { PRINT_ERR("msgnd failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit_msgid; } else { PRINT_INFO("[Send %ld %ld] %s ", msg_buf.type, strlen(msg_buf.buffer), msg_buf.buffer); } sleep(1); } while (strncmp(msg_buf.buffer, "end", msg_buf.type) != 0);
exit_msgid: ret = msgctl(msg_id, IPC_RMID, 0); if (ret < 0) { PRINT_ERR("msgctl failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); }exit: return 0;}
server.cpp
/*
********************************************************************************
* Copyright (C) 2021, xiang.D <dx_65535@163.com>.
* All right reserved.
*
* File Name : server.cpp
* Author :
* Version : V1.0
* Description :
* Journal : 2021-03-21 init v1.0
* Brief : Blog address:
* Others :
********************************************************************************
*/
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#include <iostream>#include <signal.h>#include <errno.h>#include <string.h>#include "common.h"
static int msg_id;
static void SignalHandler(int sig){ switch (sig) { case SIGSTOP: if (msg_id != 0) { msgctl(msg_id, IPC_RMID, 0); } break; default: break; }}
int main(int argc, char *argv[]){ int key, ret = 0; long msg_type = 0; struct MsgFrame msg_recv = {0, {0}};
signal(SIGSTOP, SignalHandler);
if (argc == 1) { msg_type = 0; } else if (argc == 2) { if (strspn(argv[1], "0123456789") != strlen(argv[1])) { PRINT_ERR("Params invalid! "); goto exit; } else { msg_type = atoi(argv[1]); //PRINT_INFO("Receive msg type is %ld ", msg_type); } } else { PRINT_ERR("Params invalid "); goto exit; }
key = ftok(MSGQ_FILE_PATH, MSGQ_ID); if (key < 0) { PRINT_ERR("ftok failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
msg_id = msgget(key, IPC_CREAT|0666); if (msg_id < 0) { PRINT_ERR("msgget failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
do { memset(msg_recv.buffer, 0x00, MAX_SIZE); ret = msgrcv(msg_id,(void*)&msg_recv, MAX_SIZE, msg_type, 0); if (ret != -1) { PRINT_INFO("[Receive %ld %ld] %s ", msg_recv.type, strlen(msg_recv.buffer), msg_recv.buffer); } else { PRINT_ERR("msgrcv failed! "); } } while (1);
exit: PRINT_INFO("Exit from %s ", __func__); return 0;}
最后
用心感悟，認(rèn)真記錄，寫好每一篇文章，分享每一框干貨。愿每一篇文章不負(fù)自己，不負(fù)看客！
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