Day06(上) Liunx高級系統設計6-消息隊列

概述

消息隊列是消息的鏈表，存放在內存中，由內核維護

特點

1 、消息隊列中的消息是有類型的。
2 、消息隊列中的消息是有格式的。
3 、消息隊列可以實現消息的隨機查詢。消息不一定要以先進先出的次序讀取，編程時可以按消息的類型讀取。
4 、消息隊列允許一個或多個進程向它寫入或者讀取消息。
5 、與無名管道、命名管道一樣，從消息隊列中讀出消息，消息隊列中對應的數據都會被刪除。
6 、每個消息隊列都有消息隊列標識符，消息隊列的標識符在整個系統中是唯一的。
7 、只有內核重啟或人工刪除消息隊列時，該消息隊列才會被刪除。若不人工刪除消息隊列，消息隊列會一直存在于系統中
注意 :
在 ubuntu 某些版本中消息隊列限制值如下 :
每個消息內容最多為 8K 字節
每個消息隊列容量最多為 16K 字節
系統中消息隊列個數最多為 1609 個
系統中消息個數最多為 16384 個

消息隊列·操作命令

ipcs -q 獲取消息隊列信息

ipcrm -q? msgid 刪除消息隊列id為msgid的消息隊列

獲取key值

概述
System V 提供的進程間通訊機制 (IPC 通信機制 ) 需要一個 key 值
key 值可以是人為指定的，也可以通過 ftok 函數獲得。
ftok 函數
所需頭文件 :
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
函數 :
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id) ；
參數：
????????pathname：路徑名 , 這個路徑必須是存在的而且可以訪問的
????????????????//~ 家目錄
????????????????///? 根目錄
????????????????//./ 當前目錄
????????proj_id：項目 ID ，非 0 整數 ( 只有低 8 位有效 )
返回值：
????????成功返回 key 值
????????失敗返回 -1
注意 :
????????當調用該函數時傳入的參數一致獲取到的key 值也將相同
????????多進程通訊時要保證路徑名相同,id 也相同
示例： 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
key_t key01 = ftok("./",2023);
key_t key02 = ftok("./",2023);
key_t key03 = ftok("./",2022);
printf("key1=%u\n",key01);
printf("key2=%u\n",key02);
printf("key3=%u\n",key03);
return 0;
}

創建和獲取消息隊列-msgget函數

作用：

創建一個新的或打開一個已經存在的消息隊列。不同的進程調用此函數，只要用相同的
key 值就能得到同一個消息隊列的標識符
函數：
所需頭文件
????????#include <sys/msg.h>
函數
????????int msgget(key_t key, int msgflg)；
參數：
????????key： IPC 鍵值。
????????msgflg：標識函數的行為及消息隊列的權限。
????????msgflg 的取值：
????????IPC_CREAT：創建消息隊列。
????????IPC_EXCL：檢測消息隊列是否存在。
位或權限位：消息隊列位或權限位后可以設置消息隊列的訪問權限，格式和open 函數的 mode_t 一樣，但可執行權限未使用。
返回值：
????????成功：消息隊列的標識符(msgid) ，失敗：返回 -1 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key = ftok("./",12);printf("ipc鍵值是:%d\n",key);int msgid = msgget(key,IPC_CREAT |0666);printf("消息隊列id:%d\n",msgid);key_t key2 = ftok("./",13);int msgid2 = msgget(key2,IPC_EXCL);//查看消息隊列是否存在printf("消息隊列id2:%d\n",msgid2);return 0;
}

消息格式

typedef struct _msg
{
????????long mtype ; /* 消息類型 , 必須是第一個成員 , 必須是 long 型 , 就是該消息的 id*/
????????char mtext [ 100 ]; /* 消息正文 , 用戶自定義 */
????????... /* 消息的正文可以有多個成員 */
} MSG ;

發送消息-msgsnd函數

作用 : 將新消息添加到消息隊列。
函數：
所需頭文件 :
????????#include <sys/msg.h>
函數 :
????????int msgsnd(int msqid, const void *msgp,size_t msgsz, int msgflg);
參數 :
????????msqid：消息隊列的標識符。
????????msgp：待發送消息結構體的地址。
????????msgsz：消息正文的字節數。
????????msgflg：函數的控制屬性
????????????????0：msgsnd 調用阻塞直到條件滿足為止。 ( 推薦 )
????????????????IPC_NOWAIT: 若消息沒有立即發送則調用該函數的進程會立即返回。
返回值 :
????????成功：0
????????失敗：-1 。

接收消息-msgrcv

作用 : 從標識符為 msqid 的消息隊列中接收一個消息。一旦接收消息成功，則消息 在消息隊列中被刪除。
函數
所需頭文件
????????#include <sys/msg.h>
函數 :
????????ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
參數 :
????????msqid:消息隊列的標識符，代表要從哪個消息列中獲取消息。
????????msgp:存放消息結構體的地址。
????????msgsz:消息正文的字節數。
????????msgtyp:消息的類型、可以有以下幾種類型
????????msgtyp=0:返回隊列中的第一個消息
????????msgtyp>0:返回隊列中消息類型為 msgtyp 的消息
????????msgtyp<0:返回隊列中消息類型值小于或等于 msgtyp 絕對值的消息 , 如果這種消息有若干個, 則取類型值最小的消息。
注意：
若消息隊列中有多種類型的消息 ,msgrcv 獲取消息的時候按消息類型獲取, 不是先進先出的。
在獲取某類型消息的時候 , 若隊列中有多條此類型的消息 , 則獲取最先添加的消息, 即先進先出原則
msgflg: 函數的控制屬性
????????0:msgrcv調用阻塞直到接收消息成功為止。
????????MSG_NOERROR:若返回的消息字節數比 nbytes 字節數多 , 則消息就會截短到nbytes字節 , 且不通知消息發送進程
IPC_NOWAIT: 調用進程會立即返回。若沒有收到消息則立即返回 -1 。
返回值 :
????????成功返回讀取消息的長度
????????失敗返回-1

案例1：簡單的消息收發

需要 :
張三發出消息類型為 10 與 20 的消息
李四接收消息類型為 10 的消息
王五接收消息類型為 20 的消息
代碼 02_zs.c 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
typedef struct struct_msg{
long msgType;
char name[20];
char text[128];
}Msg;
int main(int argc, char const *argv[])
{
//獲取key值
key_t key = ftok("./",258);
//創建或獲取消息對象
int msgid = msgget(key,IPC_CREAT| 0666);
//準備要發送的消息
Msg msg01 = {10,"張三","你好 李四"};
Msg msg02;
msg02.msgType=20;
strcpy(msg02.name,"張三");
strcpy(msg02.text,"你好 王五");
//發送消息給李四
msgsnd(msgid,&msg01,sizeof(msg01) - sizeof(long),0);
//發現消息給王五
msgsnd(msgid,&msg02,sizeof(msg01) - sizeof(long),0);
return 0;
}
代碼 02_ls.c 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
typedef struct struct_msg{
long msgType;
char name[20];
char text[128];
}Msg;
int main(int argc, char const *argv[])
{
key_t key = ftok("./",258);
int msqid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);
Msg msg;
msgrcv(msqid,&msg,sizeof(msg)-sizeof(long),10,0);
printf("李四接收到的消息為\n");
printf("姓名:%s說%s\n",msg.name,msg.text);
return 0;
}

代碼03——ww.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
typedef struct struct_msg{
long msgType;
char name[20];
char text[128];
}Msg;
int main(int argc, char const *argv[])
{
key_t key = ftok("./",258);
int msqid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);
Msg msg;
msgrcv(msqid,&msg,sizeof(msg)-sizeof(long),20,0);
printf("王五接收到的消息為\n");
printf("姓名:%s說%s\n",msg.name,msg.text);
return 0;
}

消息隊列控制（了解）

作用 : 對消息隊列刪除 , 獲取 , 修改等操作
語法 :
所需頭文件 :
????????#include <sys/msg.h>
函數 :
????????int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
參數：
????????msqid:消息隊列的標識符。
????????cmd:函數功能的控制。
????????????????IPC_RMID：刪除由 msqid 指示的消息隊列，將它從系統中刪除并破壞相關數據結構。 ????????????????IPC_STAT：將 msqid 相關的數據結構中各個元素的當前值存入到由 buf 指向的結構中。
????????????????IPC_SET：將 msqid 相關的數據結構中的元素設置為由 buf 指向的結構中的對應值。
????????buf:msqid_ds 數據類型的地址，用來存放或更改消息隊列的屬性。
返回值：
????????成功: 返回 0
????????失敗: 返回 -1
struct msqid_ds類型：
struct msqid_ds {
struct ipc_perm msg_perm; /* 所有者與權限 */
time_t msg_stime; /* 最后一條消息發送的時間 */
time_t msg_rtime; /* 最后一條消息接收的時間 */
time_t msg_ctime; /* 最后一次更改的時間 */
unsigned long __msg_cbytes; /* 隊列中的當前字節數（非標準） */
msgqnum_t msg_qnum; /* 隊列中的當前消息數 */
msglen_t msg_qbytes; /* 隊列中允許的最大字節數 */
pid_t msg_lspid; /* 最后一次發送的進程 id */
pid_t msg_lrpid; /* 最后一次接收的進程 id */
};
struct ipc_perm類型:
struct ipc_perm {
key_t __key; /* 提供給 msgget 的密鑰 (2) */
uid_t uid; /* 所有者的有效 UID */
gid_t gid; /* 所有者的有效 GID */
uid_t cuid; /* 創建者的有效 UID */
gid_t cgid; /* 創建者的有效 GID */
unsigned short mode; /* 權限 */
unsigned short __seq; /* 序列號 */
};

案例2：多人聊天程序

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
typedef struct INFO
{long type;char name[20];char text[128];        
}info;
int main(int argc, char const *argv[])
{printf("請輸入用戶姓名:\n");char name[50] = {0};scanf("%s",name);int stype = 0;printf("請輸入要發送的類型:\n");scanf("%d",&stype);int rtype = 0;printf("請輸入要接受的數據類型:\n");scanf("%d",&rtype);//創建消息隊列key_t key = ftok("./",11) ;int mesid = msgget(key,IPC_CREAT | 0666);printf("mesid=%d\n",mesid);int i = 0;for(i = 0;i < 2;i++){int pid = fork();if(pid == 0){break;}}if(i == 0){while(1){info inf;msgrcv(mesid,&inf,sizeof(info)-sizeof(long),rtype,0);printf("%s:%s\n",inf.name,inf.text);if(strcmp("886",inf.text) == 0){break;}printf("111\n");}_exit(0);}else if(i == 1){while(1){printf("222\n");          info inf;scanf("%s",inf.text);inf.type = stype;strcpy(inf.name,name);msgsnd(mesid,&inf,sizeof(info)-sizeof(long),0);if(strcmp("886",inf.text) == 0){break;}}_exit(0);}else if(i == 2){while(1){int pid = waitpid(-1,NULL,WNOHANG);if(pid == -1){break;}}}return 0;
}

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