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linux 消息隊列

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    本文關鍵字： 消息隊列，linux 消息隊列

    顧名思義，消(xiao)息隊列(lie)(lie)就(jiu)是一些消(xiao)息的(de)列(lie)(lie)表，用戶可以在(zai)消(xiao)息隊列(lie)(lie)中添加(jia)消(xiao)息和讀(du)取(qu)消(xiao)息等。從(cong)這(zhe)點上看，消(xiao)息隊列(lie)(lie)具(ju)有一定的(de)FIFO特性，但是它(ta)可以實現消(xiao)息的(de)隨(sui)機查(cha)詢，比FIFO具(ju)有更大的(de)優勢。同時，這(zhe)些消(xiao)息又是存在(zai)于內核中的(de)，由“隊列(lie)(lie)ID”來標(biao)識(shi)。

    消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列的(de)(de)(de)實現包括創建或打開(kai)(kai)消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列、添加消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)、讀取消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)和控制(zhi)消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列4種操(cao)作，其中創建或打開(kai)(kai)消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)函(han)數(shu)是(shi)(shi)msgget()，這(zhe)里創建的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)會(hui)受到系統消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列數(shu)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)；添加消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)函(han)數(shu)是(shi)(shi)msgsnd()，它(ta)(ta)(ta)把消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)添加到已打開(kai)(kai)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列末尾；讀取消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)函(han)數(shu)是(shi)(shi)msgrcv()，它(ta)(ta)(ta)把消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)從消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列中取走(zou)，與FIFO不同(tong)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)，這(zhe)里可(ke)以取走(zou)指定(ding)的(de)(de)(de)某一條消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)；控制(zhi)消(xiao)(xiao)(xiao)息(xi)(xi)(xi)隊(dui)(dui)列使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)函(han)數(shu)是(shi)(shi)msgctl()，它(ta)(ta)(ta)可(ke)以完(wan)成多項功能。

    表(biao)1列舉了msgget()函(han)數的語法要點。

表1 msgget()函數語法要(yao)點

所需頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
函數原型 int msgget(key_t key, int msgflg)
函數傳入值 key：消息隊列的鍵值，多個進程可以通過它訪問同一個消息隊列，其中有個特殊值IPC_PRIVATE，用于創建當前進程的私有消息隊列
msgflg：權限標志位
函數返回值 成功：消息隊列ID
出錯：-1

&nbsp;   表2列(lie)舉了msgsnd()函(han)數的(de)語法要點。

表2 msgsnd()函(han)數語法要點

所需頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
函數原型 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)
函數傳入值 msqid：消息隊列的隊列ID
msgp：指向消息結構的指針，該消息結構msgbuf通常如下。
struct msgbuf
{
  long mtype; /* 消息類型，該結構必須從這個域開始 */
  char mtext[1]; /* 消息正文 */
}
msgsz：消息正文的字節數（不包括消息類型指針變量）
msgflg IPC_NOWAIT：若消息無法立即發送（如當前消息隊列已滿），函數會立即返回
0：msgsnd調用阻塞直到發送成功為止
函數返回值 成功：0
出錯：-1

    表3列舉了msgrcv()函(han)數的語法(fa)要點。

表3 msgrcv()函數(shu)語法(fa)要點(dian)

所需頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
函數原型 int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg)
函數傳入值 msqid：消息隊列的隊列ID
msgp：消息緩沖區，同msgsnd()函數的msgp
msgsz：消息正文的字節數（不包括消息類型指針變量）
msgtyp 0：接收消息隊列中第一個消息
大于0：接收消息隊列中第一個類型為msgtyp的消息
函數傳入值 小于0：接收消息隊列中第一個類型值不小于msgtyp絕對值且類型值小的消息
msgflg MSG_NOERROR：若返回的消息比msgsz字節多，則消息就會截短到msgsz字節，且不通知消息發送進程
IPC_NOWAIT：若在消息隊列中并沒有相應類型的消息可以接收，則函數立即返回
0：msgsnd()調用阻塞直到接收一條相應類型的消息為止
函數返回值 成功：0
出錯：-1

    表4列(lie)舉了(le)msgctl()函數(shu)的語法要點。

表(biao)4 msgctl()函數語法(fa)要點

所需頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
函數原型 int msgctl (int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf )
函數傳入值 msqid：消息隊列的隊列ID
cmd：命令參數 IPC_STAT：讀取消息隊列的數據結構msqid_ds，并將其存儲在buf指定的地址中
IPC_SET：設置消息隊列的數據結構msqid_ds中的ipc_perm域（IPC操作權限描述結構）值，這個值取自buf參數
IPC_RMID：從系統內核中刪除消息隊列
buf：描述消息隊列的msqid_ds結構類型變量
函數返回值 成功：0
出錯：-1

    下面的(de)實例體現了如(ru)何使(shi)用消息(xi)隊(dui)列(lie)進行兩個進程（發送端和接收(shou)端）之間的(de)通(tong)信，包(bao)括消息(xi)隊(dui)列(lie)的(de)創建、消息(xi)發送與讀取、消息(xi)隊(dui)列(lie)的(de)撤銷和刪除等多(duo)種操(cao)作(zuo)。

   &nbsp;消息(xi)發(fa)(fa)送(song)端進程(cheng)(cheng)和消息(xi)接收端進程(cheng)(cheng)間不需(xu)要額外實(shi)(shi)現進程(cheng)(cheng)間的同(tong)(tong)步。在該(gai)(gai)實(shi)(shi)例中，發(fa)(fa)送(song)端發(fa)(fa)送(song)的消息(xi)類型(xing)設置為該(gai)(gai)進程(cheng)(cheng)的進程(cheng)(cheng)號（可以(yi)取其他值），因此接收端根據消息(xi)類型(xing)來確定消息(xi)發(fa)(fa)送(song)者的進程(cheng)(cheng)號。注意這里使用(yong)了fotk()函數，它可以(yi)根據不同(tong)(tong)的路徑和關(guan)鍵字(zi)產(chan)生標準(zhun)的key。消息(xi)隊列發(fa)(fa)送(song)端的代(dai)碼如(ru)下：

    /* msgsnd.c */
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #define BUFFER_SIZE 512


    struct message
    {
        long msg_type;
        char msg_text[BUFFER_SIZE];
    };
    int main()
    {
        int qid;
        key_t key;
        struct message msg;

        /* 根據不同的路徑和關鍵字產生標準的key */
        if ((key = ftok(".", 'a')) == -1)
        {
            perror("ftok");
            exit(1);
        }
        /* 創建消息隊列 */
        if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)
        {
            perror("msgget");
            exit(1);
        }
        printf("Open queue %d\n",qid);
        while(1)
        {
            printf("Enter some message to the queue:");
            if ((fgets(msg.msg_text, BUFFER_SIZE, stdin)) == NULL)
            {
                puts("no message");
                exit(1);
            }

            msg.msg_type = getpid();
            /* 添加消息到消息隊列 */
            if ((msgsnd(qid, &msg, strlen(msg.msg_text), 0)) < 0)
            {
                perror("message posted");
                exit(1);
            }
            if (strncmp(msg.msg_text, "quit", 4) == 0)
            {
                break;
            }
        }
        exit(0);
    }

    消息隊列(lie)接(jie)收端的代碼如下：

    /* msgrcv.c */
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/msg.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #define BUFFER_SIZE 512

    struct message
    {
        long msg_type;
        char msg_text[BUFFER_SIZE];
    };
    int main()
    {
        int qid;
        key_t key;
        struct message msg;

        /* 根據不同的路徑和關鍵字產生標準的key */
        if ((key = ftok(".", 'a')) == -1)
        {
            perror("ftok");
            exit(1);
        }
        /* 創建消息隊列 */
        if ((qid = msgget(key, IPC_CREAT|0666)) == -1)
        {
            perror("msgget");
            exit(1);
        }
        printf("Open queue %d\n", qid);
        do
        {
            /* 讀取消息隊列 */
            memset(msg.msg_text, 0, BUFFER_SIZE);
            if (msgrcv(qid, (void*)&msg, BUFFER_SIZE, 0, 0) < 0)
            {
                perror("msgrcv");
                exit(1);
            }
            printf("The message from process %d : %s", msg.msg_type, msg.msg_text);

        } while(strncmp(msg.msg_text, "quit", 4));
        /* 從系統內核中移走消息隊列 */
        if ((msgctl(qid, IPC_RMID, NULL)) < 0)
        {
            perror("msgctl");
            exit(1);
        }
        exit(0);
    }

&nbsp;   以下是程序(xu)的運(yun)行結果，輸入“quit”則兩(liang)個進(jin)程都將結束。

    $ ./msgsnd
    Open queue 327680
    Enter some message to the queue:first message
    Enter some message to the queue:second message
    Enter some message to the queue:quit
    $ ./msgrcv
    Open queue 327680
    The message from process 6072 : first message
    The message from process 6072 : second message
    The message from process 6072 : quit

    本文選自華清遠見嵌入式培訓教材《從實踐中學嵌入式Linux應用程序開發》

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