posix和System V
历史
UNIX两大贡献者贝尔实验室和BSD，在进程之间通信侧重不同，前者基于内核对进程之间的通信手段进行了改进，形成了“System V IPC”，而后者则是基于网络形成了套接字。
而POSIX则是IEEE制定的标准，目的是为运行在不同操作系统上的软件提供统一的接口，实现者则是不同的操作系统内核开发人员。
说明
在信号量这种常用的同步互斥手段方面，POSIX在无竞争条件下是不会陷入内核的，而SYSTEM V则是无论何时都要陷入内核，因此性能稍差。
POSIX信号量来源于POSIX技术规范的实时扩展方案(POSIX Realtime Extension)，常用于线程；system v信号量，常用于进程的同步。这两者非常相近，但它们使用的函数调用各不相同。前一种的头文件为semaphore.h，函数调用为sem_init(),sem_wait(),sem_post(),sem_destory()等等。后一种头文件为<sys/sem.h>,函数调用为semctl(),semget(),semop()等函数。
1. 创建/获取一个消息队列
mqd_t mq_open(const cahr *name,int oflag);
mqd_t mq_open(const char *name,int oflag,mode_t mode,struct mq_attr *attr);
参数
name：表示消息队列的名字，它符合POSIX IPC的名字规则。
oflag：表示打开的方式，和open函数的类似。有必须的选项：O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR，还有可选 项： O_NONBLOCK，O_CREAT，O_EXCL。
mode：是一个可选参数，在oflag中含有O_CREAT标志且消息队列不存在时，才需要提供该参数。表示默认访问权限。可以 参考open。
attr：也是一个可选参数，在oflag中含有O_CREAT标志且消息队列不存在时才需要。该参数用于给新队列设定某些属性，如果是空指针，那么就采用默认属性。
返回值：
成功返回消息队列文件描述符；失败返回-1
注意-Posix IPC名字限制:
1. 必须以”/”开头, 并且后面不能还有”/”, 形如:/file-name;
2. 名字长度不能超过NAME_MAX
3. 链接时:Link with -lrt.
System V 消息队列通过msgget来创建/打开消息队列 int msgget(key_t key, int msgflg);
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <mqueue.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <mqueue.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
}while(0)
int main(void)
{
mqd_t mqid;
mqid=mq_open("/abc",O_CREAT | O_RDWR,0666,NULL);
if(mqid==(mqd_t)-1)
ERR_EXIT("mq_open");
printf("mq_open succ\n");
mq_close(mqid);
return 0;
}
附-查看已经成功创建的Posix消息队列
#其存在与一个虚拟文件系统中, 需要将其挂载到系统中才能查看
Mounting the message queue filesystem On Linux, message queues are created in a virtual filesystem. (Other implementations may also provide such a feature, but the details are likely to differ.) This file system can be mounted (by the superuser, 注意是使用root用户才能成功) using the following commands:
mkdir /dev/mqueue
mount -t mqueue none /dev/mqueue
还可以使用cat查看该消息队列的状态, rm删除:
cat /dev/mqueue/abc
rm abc
还可umount该文件系统
umount /dev/mqueue
附-Makefile
.PHONY: clean all
CC = g++
CPPFLAGS = -Wall -g
BIN = 01_mqopen
all: $(BIN)
%.o: %.c
$(CC) $(CPPFLAGS) -c $^ -o $@
main: main.o
$(CC) $(CPPFLAGS) $^ -lrt -o $@
clean:
-rm -rf $(BIN) *.o
2. 关闭一个消息队列
int mq_close(mqd_t mqdes);
/** System V 消息队列没有类似的该函数调用**/
参数
mqdes：消息队列描述符
返回值：
成功返回0，失败返回-1
3. 删除一个消息队列
int mq_unlink(const char *name);
/** System V 消息队列
通过msgctl函数, 并将cmd指定为IPC_RMID来实现
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
**/
//示例
int main()
{
mqd_t mqid = mq_open("/abc", O_CREAT|O_RDONLY, 0666, NULL);
if (mqid == -1)
err_exit("mq_open error");
cout << "mq_open success" << endl;
mq_close(mqid);
mq_unlink("/abc");
cout << "unlink success" << endl;
}
4. 获取/设置消息队列属性
int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);
int mq_setattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *newattr,
struct mq_attr *oldattr);
参数：
newattr：要设置的属性
oldattr：原来的属性
返回值：
成功返回0，失败返回-1
struct mq_attr
{
long int mq_flags; //非阻塞模式还是默认模式（0）
long int mq_maxmsg; // 消息队列中的最多的消息个数
long int mq_msgsize; //每条消息的最大字节数
long int mq_curmsgs; //消息队列中当前的消息个数
};
/** System V 消息队列
通过msgctl函数, 并将cmd指定为IPC_STAT/IPC_SET来实现
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
**/
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <mqueue.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <mqueue.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
}while(0)
int main(void)
{
mqd_t mqid;
//打开一个消息队列
mqid=mq_open("/abc",O_RDONLY);
if(mqid==(mqd_t)-1)
ERR_EXIT("mq_open");
printf("mq_open succ\n");
struct mq_attr attr;
mq_getattr(mqid,&attr);
printf("max #msg=%ld max #bytes/msg=%ld #currently on queue=%ld\n",
attr.mq_maxmsg,attr.mq_msgsize,attr.mq_curmsgs);
mq_close(mqid);
return 0;
}
5. 发送消息
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr,
size_t msg_len, unsigned msg_prio);
参数:
msg_ptr: 指向需要发送的消息的指针
msg_len: 消息长度
msg_prio: 消息的优先级
/** System V 消息队列
通过msgsnd函数来实现消息发送
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
**/
typedef struct stu
{
char name[32];
int age;
}STU;
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s <prio>\n",argv[1]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
mqd_t mqid;
//打开一个消息队列
mqid=mq_open("/abc",O_WRONLY);
if(mqid==(mqd_t)-1)
ERR_EXIT("mq_open");
STU stu;
strcpy(stu.name,"test");
stu.age=20;
unsigned prio=atoi(argv[1]);
mq_send(mqid,(const char*)&stu,sizeof(stu),prio);
mq_close(mqid);
return 0;
mq_close(mqid);
return 0;
}
6. 从消息队列中读取消息
ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned *msg_prio);
参数:
mqdes：消息队列描述符
msg_ptr：返回可接受到的消息的指针
msg_len: 读取的消息的长度, 注意: 此值一定要等于mq_attr::mq_msgsize的值, 该值可以通过mq_getattr获取, 但一般是8192字节 [this must be greater than the mq_msgsize attribute of the queue (see mq_getattr(3)).]
msg_prio: 保存获取的消息的优先级
返回值:
成功: 返回读取的消息的字节数
失败: 返回-1
注意: 读取的永远是消息队列中优先级最高的最早的消息, 如果消息队列为, 如果不指定为非阻塞模式, 则mq_receive会阻塞;
/** System V 消息队列
通过msgrcv函数来实现消息发送的
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
**/
typedef struct stu
{
char name[32];
int age;
}STU;
int main(int argc,char *argv[])
{
mqd_t mqid;
//打开一个消息队列
mqid=mq_open("/abc",O_RDONLY);
if(mqid==(mqd_t)-1)
ERR_EXIT("mq_open");
//每条消息的最大长度
struct mq_attr attr;
mq_getattr(mqid,&attr);
size_t size=attr.mq_msgsize;
STU stu;
unsigned prio;
if(mq_receive(mqid,(char*)&stu,size,&prio)==(mqd_t)-1)
ERR_EXIT("mq_receive");
printf("name=%s age=%d prio=%u\n",stu.name,stu.age,prio);
mq_close(mqid);
return 0;
}
7. 建立/删除消息到达通知事件,当消息队列从没有消息到有消息，就会通知进程（）。
mqd_t mq_notify(mqd_t mqdes,const struct sigevent* notification);
参数：
mqdes：消息队列描述符
notification：
非空表示当消息到达且消息队列先前为空，那么将得到通知
NULL:表示撤销已注册的通知
//sigevent结构体
struct sigevent
{
int sigev_notify; /* Notification method */
int sigev_signo; /* Notification signal */
union sigval sigev_value; /* Data passed with notification */
void (*sigev_notify_function) (union sigval); /* Function used for thread notification (SIGEV_THREAD) */
void *sigev_notify_attributes; /* Attributes for notification thread (SIGEV_THREAD) */
pid_t sigev_notify_thread_id; /* ID of thread to signal (SIGEV_THREAD_ID) */
};
union sigval /* Data passed with notification */
{
int sival_int; /* Integer value */
void *sival_ptr; /* Pointer value */
};
sigev_notify代表通知的方式: 一般常用两种取值:SIGEV_SIGNAL, 以信号方式通知; SIGEV_THREAD, 以线程方式通知
如果以信号方式通知: 则需要设定一下两个参数:
sigev_signo: 信号的代码
sigev_value: 信号的附加数据(实时信号)
如果以线程方式通知: 则需要设定以下两个参数:
sigev_notify_function
sigev_notify_attributes
/** Posix IPC所特有的功能, System V没有 **/
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <mqueue.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <sys/stat.h>
#include <mqueue.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
}while(0)
typedef struct stu
{
char name[32];
int age;
}STU;
size_t size;
mqd_t mqid;
struct sigevent sigev;
void handle_sigusr1(int sig)
{
mq_notify(mqid,&sigev);
STU stu;
unsigned prio;
if(mq_receive(mqid,(char*)&stu,size,&prio)==(mqd_t)-1)
ERR_EXIT("mq_receive");
printf("name=%s age=%d prio=%u\n",stu.name,stu.age,prio);
}
int main(int argc,char *argv[])
{
//打开一个消息队列
mqid=mq_open("/abc",O_RDONLY);
if(mqid==(mqd_t)-1)
ERR_EXIT("mq_open");
struct mq_attr attr;
mq_getattr(mqid,&attr);
size=attr.mq_msgsize;
//注册一个信号
signal(SIGUSR1,handle_sigusr1);
//以信号的方式进行通知
sigev.sigev_notify=SIGEV_SIGNAL;
//用SIGUSR1这个信号来通知
sigev.sigev_signo=SIGUSR1;
mq_notify(mqid,&sigev);
for(;;)
//pause()会令目前的进程暂停（进入睡眠状态），直到信号被中断
pause();
mq_close(mqid);
return 0;
}
mq_notify注意
1.任何时刻只能有一个进程可以被注册为接收某个给定队列的通知
2.当有一个消息到达某个先前为空的队列，而且已有一个进程被注册为接收该队列的通知，只有没有任何线程阻塞在该队列的mq_receive调用的前提下，通知才会发出。
3.当通知被发送到它的注册进程时，其注册被撤销。进程必须再次调用mq_notify以重新注册（如果需要的话），重新注册要放在消息队列读出信息之前而不是之后。
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