Linux应用开发-进程间通信-消息队列

特点

1. 消息队列允许一个或多个进程向它写入或读取消息。

2. 消息队列可以实现消息的随机查询，不一定非要以先进先出的次序读取消息，也可以按消息的类型读取。比有名管道的先进先出原则更有优势。

3. 对于消息队列来说，在某个进程往一个队列写入消息之前，并不需要另一个进程在该消息队列上等待消息的到达。而对于管道来说，除非读进程已存在，否则先有写进程进行写入操作是没有意义的。

4. 消息队列的生命周期随内核，如果没有释放消息队列或者没有关闭操作系统，消息队列就会一直存在。而匿名管道随进程的创建而建立，随进程的结束而销毁。

管道的通信方式效率是低下的，不适合进程间频繁的交换数据。这个问题，消息队列的通信方式就可以解决。A进程往消息队列写入数据后就可以正常返回，B进程需要时再去读取就可以了，效率比较高。

数据会被分为一个一个的数据单元，称为消息体，消息发送方和接收方约定好消息体的数据类型，不像管道是无格式的字节流类型，这样的好处是可以边发送边接收，而不需要等待完整的数据。

缺点：

每个消息体有一个最大长度的限制，并且队列所包含消息体的总长度也是有上限。

消息队列通信过程中存在用户态和内核态之间的数据拷贝问题。

相关API

ftok()

该函数是根据pathname指定的文件或目录的索引节点号和proj_id计算并返回一个key_t类型的ID值，失败则返回-1；

key_t ftok(const char **pathname,int proj_id);

第一个参数pathname是一个系统中必须存在的文件或文件夹的路径，会使用该文件的索引节点；
第二个参数prij_id是用户指定的一个子序号，这个数字有的称之为project ID，它是一个8bit的整数，取值范围为1~255.
**注意：**如果要确保key值不变，要么确保fork（）的文件不会被删除，要么不用fork（）指定一个固定的key值。

msgget()

创建一个新队列或者打开一个现有队列，成功返回一个非负整数，即该共享内存段的标识码，失败返回-1；

#include<sys/msg.h>
int msgget(key_t key,int msgflg);

key是fork（）返回的key_t类型键值；或者手动指定一个键值。

msgflg是创建标志：IPC_CREAT,不存在则创建，存在则返回已有的mqid，IPC_CREAT|IPC_EXCL,不存在则创建，存在则返回出错。

msgsnd()

将新消息添加到队列尾端，也就是发送一条消息，必须要有写消息队列的权限。成功返回0；失败返回-1；并设置errno.

#include<sys/msg.h>
int msgsnd(int msqid,const void *ptr,size_t msgsz,int magflg);

msgid 是由msgget函数返回的消息队列 ID;

ptr是一个指针，它指向要发送的消息结构体类型的变量，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，其参考类型定义如下：

typedef struct s_msgbuf
{
    long    mtype;                /*positive message type */
    char    mtext[512];         /*message data,of  length nbytes */
}t_msgbuf;

msgsz是要发送消息的长度；

msgflg控制着当前消息队列已满或系统上限时将要发生的事情，设置为IPC_NOWAIT表示队列已满不等待，返回EAGAIN错误。

msgrcv()

用于从队列中取消息，成功返回实际放到接收缓冲区里去的个数，失败返回-1；并设置errno.

#include<sys/msg.h>
ssize_t msgrcv(int msqid,void *ptr,size_t msgsz,long msgtyp,int msgflg);

msgid是由msgget 函数返回的消息队列ID；

ptr是一个指针，它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long int 长整型；

msgtype是消息的类型，它可以指定想要哪一种消息，可以实现接收优先级的简单形式；

type=0 返回队列中的第一个值；
type>0 返回队列中消息类型为type的第一个消息；
type<0 返回队列中消息类型值≤type绝对值的消息，如果这种消息有若干个，则取类型值最小的消息。

type 值非0 用于以非先进先出次序读取消息，程序若给消息赋予优先权，则type就可以是优先权值，如果一个消息队列由多个客户进程和一个服务器进程使用，则type字段可以用来包含客户进程的进程ID（前提是ID可以存放在长整型中）。

msgctl()

msgctl函数对队列执行多种操作，用于控制消息队列。它和进程间通信的另外两种方法（信号量和共享存储）中的函数（semctl和shmctl）都是类似于ioctl函数(也叫垃圾桶函数）

#include<sys/msg.h>
int msgctl(int msqid,int cmd,struct msqid_ds *buf);

msgid:msgget 函数返回的消息队列ID;

cmd:该参数指定对msqid指定的队列要执行的命令，可取一下三个值：

IPC_STAT:取msqid_ds结构，并将它存放在buf 指向的结构中；

IPC_SET:将字段msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode和msg_qbytes从buf指向的结构复制到与 这个队列相关的msqid_ds结构中；

IPC_RMID:从系统中删除该消息队列以及仍在该队列中的所有数据。