linux消息队列

可以通过发送消息来避免命名管道的同步和阻塞问题。

管道	消息
流管道 先进先出	有边界 可以后进入、先出来 消息大小三大限制

一、什么是消息队列？

• 消息队列提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法。
• 每个数据块都被认为含有一个类型，接收进程可以独立地接收含有不同类型的数据结构。
• 消息队列与命名管道一样的不足，Linux用宏：
  MSGMAX来限制一条消息的最大长度；
  MSGMNB一个消息队列的最大长度(总的字节数是有上限的)；
  MSGMNI系统上消息队列的总数也有一个上限。

cat /proc/sys/kernel/msgmax 最大消息长度 限制
cat /proc/sys/kernel/msgmnb 消息队列总的字节数
cat /proc/sys/kernel/msgmni 消息条目数

二、在linux中使用消息队列

IPC对象数据结构

内核为每个IPC对象维护一个数据结构

struct ipc_perm {
	key_t          __key;       /* Key supplied to xxxget(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 */
};

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) */
};

消息队列在内核中的表示

三、消息队列基本API

3.1 消息队列的创建及控制

3.1.1 消息队列函数

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
size_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

3.1.2 msgget函数

/* 
功能：用来创建和访问一个消息队列
参数：
	key: 某个消息队列的名字
	msgflg:由九个权限标志构成，它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
返回值：成功返回一个非负整数，即该消息队列的标识码；失败返回-1

*/
int msgget(key_t key, int msgflg);

msgget函数参数关系图

3.1.3 msgctl函数

/*
功能：消息队列的控制函数
参数：
	msqid: 由msgget函数返回的消息队列标识码
	cmd:是将要采取的动作,（有三个可取值）分别如下：
返回值：成功返回0，失败返回-1
*/
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

3.2 消息队列的发送和接受

3.2.1 msgsnd函数

/*
功能：把一条消息添加到消息队列中
参数：
msgid: 由msgget函数返回的消息队列标识码
msgp:是一个指针，指针指向准备发送的消息，
msgsz:是msgp指向的消息长度，这个长度不含保存消息类型的那个long int长整型
msgflg:控制着当前消息队列满或到达系统上限时将要发生的事情
返回值：成功返回0；失败返回-1
*/
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

msgflg=IPC_NOWAIT表示队列满不等待，返回EAGAIN错误。
消息结构在两方面受到制约。首先，它必须小于系统规定的上限值；其次，它必须以一个long int长整数开始，接收者函数将利用这个长整数确定消息的类型
消息结构参考形式如下：

struct msgbuf {
	long  mtype;
	char mtext[100];
}

3.2.2 msgrcv函数

/*
功能：是从一个消息队列接收消息
参数：
	msgid: 由msgget函数返回的消息队列标识码
	msgp:是一个指针，指针指向准备接收的消息，
	msgsz:是msgp指向的消息长度，这个长度不含保存消息类型的那个long int长整型
	msgtype:它可以实现接收优先级的简单形式
	msgflg:控制着队列中没有相应类型的消息可供接收时将要发生的事
返回值：成功返回实际放到接收缓冲区里去的字符个数，失败返回-1
*/
size_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

msgtype=0 //返回队列第一条信息
msgtype>0 //返回队列第一条类型等于msgtype的消息　
msgtype<0 //返回队列第一条类型小于等于msgtype绝对值的消息，并且是满足条件的消息类型最小的消息
msgflg=IPC_NOWAIT，队列没有可读消息不等待，返回ENOMSG错误。
msgflg=MSG_NOERROR，消息大小超过msgsz时被截断 
msgtype>0且msgflg=MSG_EXCEPT，接收类型不等于msgtype的第一条消息。

四、消息队列综合api使用

同一个进程，使用消息队列

struct msg_buf
{
    long mtype;
    char data[255];
};
 
/* 注意long 和 int 在32bit 和 64bit系统之下是不一样的
struct msg_buf
{
    long mtype;
    char data[255];
};
*/
int main()
{
    key_t key;
    int msgid;
    int ret;
    struct msg_buf msgbuf;
    int msgtype =  getpid();

    key=ftok("./msgfile",'a');
    printf("key =[%x]\n",key);
    printf("sizeof(long):%ld, sizeof(int):%d \n", sizeof(long), sizeof(int));
    msgid=msgget(key, IPC_CREAT |IPC_EXCL|0666); //通过文件对应
    if(msgid==-1)
    {
		if (errno == EEXIST)
		{
			printf("EEXIST:.....\n");
			key=ftok("./msgfile",'a');
			msgid=msgget(key, IPC_CREAT|0666); //通过文件对应
		}
		else
		{
		 	printf("create error\n");
			perror("msget: \n");
			return -1;
		}
    }
    printf("msgid:%d \n", msgid);
   	msgbuf.mtype = msgtype; //        getpid();
    printf("getpid(): %d \n", getpid());
    strcpy(msgbuf.data,"test haha");
    ret = msgsnd(msgid,&msgbuf, sizeof(msgbuf.data), IPC_NOWAIT);
    if(ret==-1)
    {
            printf("send message err\n");
            perror("senderr");
            return -1;
    }
    sleep(1);
    memset(&msgbuf,0,sizeof(msgbuf)); 
    ret=msgrcv(msgid, &msgbuf, sizeof(msgbuf.data), msgtype, IPC_NOWAIT);
    if(ret==-1)
    {
            printf("recv message err\n");
            perror("dd");
            return -1;
    }
    printf("recv msg =[%s]\n",msgbuf.data);
}

五、消息队列项目开发案例

消息队列实现回射客户/服务器