Linux进程间通信(上)之管道、消息队列实践

3、消息队列

消息队列（也叫做报文队列）提供了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。我们可以通过发送消息来避免命名管道的同步和阻塞问题。但是消息队列与命名管道一样，每个数据块都有一个最大长度的限制。

打开或者创建消息队列的内核持续性要求每个消息队列都在系统范围内对应唯一的键值，所以，要获得一个消息队列的描述字，只需要提供该消息队列的键值即可。

消息读写操作非常简单，对于开发人员来说，每个消息都类似如下的数据结构：

struct msgbuf
{
 long mtype;
 char mtext[1];
};

3.1、msgget函数

该函数用来创建或者访问一个消息队列。

int msgget(key_t key, int msgflg);

与其他的IPC机制一样，程序必须提供一个键来命名某个特定的消息队列。msgflg是一个权限标志，表示消息队列的访问权限，它与文件的访问权限一样。msgflg可以与IPC_CREAT做或操作，表示当key所命名的消息队列不存在时创建一个消息队列，如果key所命名的消息队列存在时，IPC_CREAT标志会被忽略，成功则返回一个以key命名的消息队列的标识符（非零整数），失败时返回-1。

3.2、msgsnd函数

该函数用来向消息队列发送一个消息。

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

将发送的消息存储在msgp指向的msgbuf结构中，消息大小由msgsz指定。对发送的消息来说，有意义的msgflg标准为IPC_NOWAIT，指明在消息队列没有足够的空间容纳要发送的消息时，msgsnd是否等待。造成msgsnd()等待的条件有两种：当前消息的大小与当前消息队列中的字节数之和超过了消息队列的总容量；当前消息队列的消息数不小于消息队列的总容量，此时，虽然消息队列中的消息数目并不多，但基本上都只有一个字节。调用成功的时候返回0，失败返回-1.

3.3、msgrcv函数

该函数用来从一个消息队列获取消息。

int msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

msgrcv函数前面三个参数和msgsnd函数的三个参数一样不做讲解。msgtype可以实现一种简单的接收优先级。如果msgtype为0，就获取队列中的第一个消息。如果它的值大于零，将获取具有相同消息类型的第一个信息。如果它小于零，就获取类型等于或小于msgtype的绝对值的第一个消息。msgflg用于控制当队列中没有相应类型的消息可以接收时将发生的事情。当调用成功时，该函数返回放到接收缓存区中的字节数，消息被复制到由msg_ptr指向的用户分配的缓存区中，然后删除消息队列中对应的消息；失败则返回-1.

3.4、msgctl函数

该函数用来控制消息队列。

int msgctl(int msgid, int command, struct msgid_ds *buf);

该系统调用对由msqid标识的消息队列执行cmd操作，共有三种cmd操作：

• IPC_STAT：把msgid_ds结构中的数据设置为消息队列的当前关联值，即用消息队列的当前关联值覆盖msgid_ds的值。
• IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把消息列队的当前关联值设置为msgid_ds结构中给出的值。
• IPC_RMID：删除消息队列。buf是指向msgid_ds结构的指针，它指向消息队列模式和访问权限的结构。成功返回0，否则返回-1。

通过上面的函数我们清楚如何去创建一个消息队列那我们简单的来看一个案例。

(1)创建一条消息队列msg_get.c

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int main(void)
{
 int  msgid ; 
 //创建消息队列，注意，创建后面要有IPC_CREAT标志
 msgid = msgget(0x123456 , IPC_CREAT | 0777);
 if(msgid < 0)
 {
  perror("msgget fail");
  return -1 ; 
 }
 printf("success ... ! \n");
 return 0  ;
}

运行结果：

那消息队列呢？怎么查看？使用ipcs –q命令可以查看到刚刚我们创建的消息队列0x123456。

(2)向消息队列发送消息 msgsend.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int main(void)
{
    int msgid ;
    msgid = msgget(0x123456 , 0);
    if(msgid == -1)
    {
        perror("create msg queue fail");
        return -1 ;
    }
    printf("open msg success ... \n");
    int ret ;
    char *p = "hello world" ;
   //发送hello world到消息队列0x123456
   //在这里可以直接发送
    ret = msgsnd(msgid , p , strlen(p) , 0);
    if(ret == -1)
    {
        perror("send msgid fail");
        return -2 ;
    }
    return 0 ;
}

运行结果：

使用ipcs –p命令查看：

(3)获取消息队列中的信息 msgrecv.c 在上面msgsend.c的基础上，这个例程将上面发送到消息队列的信息读取回来。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int main(void)
{
    int msgid ;
    msgid = msgget(0x123456 , 0);
    if(msgid == -1)
    {
        perror("create msg queue fail");
        return -1 ;
    }
    printf("open msg success ... \n");
    int ret ;
    char buffer[1024] = {0};
    //接收消息队列中的信息
    ret = msgrcv(msgid , buffer , 11 , 0 , 0);
    if(ret == -1)
    {
        perror("recv msgid fail");
        return -2 ;
    }
    printf("ret: %d  buffer:%s \n" , ret , buffer);
    return 0 ;
}

运行结果，如图所示:

那么，如何删除一个消息队列呢？先用ipcs –q查看消息队列，如图所示：

有两种方法：

• 1、使用命令ipcrm –q msqid 删除消息队列，如图所示

• 2、使用msgctl函数，写IPC_RMID标志删除消息队列

(4)删除消息队列 msgrm.c

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

int main(void)
{
    int  msgid ;
    msgid = msgget(0x123456 , 0);
    if(msgid < 0)
    {
        perror("msgget fail");
        return -1 ;
    }
    printf("success ... ! msgid:%d \n" , msgid);
    //写IPC_RMID标志
    if(msgctl(msgid , IPC_RMID , NULL) == 0)
    {
        printf("remove success ... \n");
    }
    return 0  ;
}

运行结果，如图所示：

使用系统提供的API的方式，可以将消息队列删除。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点，相对于管道通信有很大的改观，而且消息队列对数据的顺序处理也是非常有条理性的不会产生混杂性。