Linux 练习九 （IPC 消息队列）

使用环境：Ubuntu18.04
使用工具：VMWare workstations ，xshell
  作者在学习Linux的过程中对常用的命令进行记录，通过思维导图的方式梳理知识点，并且通过xshell连接vmware中ubuntu虚拟机进行操作，并将练习的截图注解，每句话对应相应的命令，读者可以无障碍跟练。
  第九次练习的重点在于Linux的进程如何使用 消息队列进行进程通信。

消息队列

• 消息队列和FIFO详细，都是一个队列结构，都可以有多个进程向队列里面写消息，多个进程从队列中读取消息。但是FIFO需要读写两端都事先代开，才能够开始信息的传递。而消息队列可以实现向队列中写消息，需要时再打开读取信息。但是，消息队列先打开读，仍然会阻塞，因为此时没有消息可读。

//头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

• 函数int msgget(key_t key, int msgflg);创建和访问一个消息。成功返回唯一的消息队列标识符，类似于进程id，失败返回-1。

1. 参数key是唯一表示一个消息队列的关键字，如果用IPC_PRIVATE(值为0)，就只能创建一个只有创建者才能访问的消息队列，可用于父子间通信。非0的key（可以通过fork函数获取），表示创建一个可以被多个进程共享的消息队列，实现非亲缘关系的通信。
2. 参数msgflg指明队列的访问权限和创建标志，创建标志的可选值为IPC_CREAT和IPC_EXCL，如果单独指定 IPC_CREAT,msgget 要么返回新创建的消息队列 id,要么返回具有相同 key 值的消息队列 id；如果 IPC_EXCL 和 IPC_CREAT 同时指明，则要么创建新的消息队列，要么当队列存在时，调用失败并返回-1。

• 函数int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg); 将消息添加到消息队列中
  函数ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg); 从消息队列中获取消息

1. 参数msgid指明消息队列的ID；通常是msgget函数成功的返回值。
2. 参数msgbuf是消息结构体，他的长度必须要小于系统规定的上限，必须以一个长整型成员变量开始，接受函数将用这个成员变量来确定消息的累心。此结构体必须重写，第一个参数不能修改，其他自定义。

struct msgbuf {long mtype; /* type of message */char mtext[1]; /* message text */
};

3. 字段 mtype 是用户自己指定的消息类型（必须是正整数），该结构体第 2 个成员仅仅是一种说明性的结构，实际上用户可以使用任何类型的数据，就是消息内容。
4. 参数msgsz是消息体的大小，每个消息体最大不超过4K。
5. 参数msgflg可以为0(通常为0)或者IPC_NOWAIT，如果设置 IPC_NOWAIT,则msgsnd 和 msgrcv 都不会阻塞，此时如果队列满并调用 msgsnd 或队列空时调用 msgrcv将返回错误。
6. 参数msgtyp类型有三种，msgtyp==0时，接收队列中的第一个消息，msgtyp>0时，接收队列中第一个类型等于msgtyp的消息，msgtyp<0时，接受类型小于等于msgtyp绝对值的第1个最低类型消息。

• 函数int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf); 是消息队列的控制函数，常用来删除消息队列。

1. 参数msqid是msgget返回的消息队列标识符。
2. 参数cmd通常是IPC_RMID表示删除消息队列。
3. 参数buf通常是NULL。

有亲缘关系的进程使用消息队列通信

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/stat.h>
//自定义消息结构体
struct msgbuf
{long mtype;char buf[64];
};int main()
{int msgid = msgget((key_t)1234,IPC_CREAT|0666);//创建一个消息队列if(msgid == -1){	//创建失败的处理perror("msgget error");exit(-1);}struct msgbuf msg;memset(&msg,0,sizeof(struct msgbuf));if(fork()>0){	//父进程处理msg.mtype = 1;strcpy(msg.buf,"hello");msgsnd(msgid,&msg,sizeof(msg.buf),0);	//将消息放入消息队列wait(NULL);		//等待子进程结束msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);	//删除消息队列exit(0);}else{	//子进程处理sleep(2);	//让父进程有时间将消息放入消息队列msgrcv(msgid,&msg,sizeof(msg.buf),1,0);	//从消息队列中取出消息puts(msg.buf);	//打印取出的消息值exit(0);}return 0;
}

运行效果：

无亲缘关系的进程使用消息队列通信

消息发送端源代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFER 255
struct msgtype
{long mtype;char buffer[BUFFER+1];
};int main()
{int msgid = msgget((key_t)1234,0666|IPC_CREAT);	//获取唯一id1234的消息队列if(msgid == -1){perror("msgget");exit(1);}struct msgtype msg;memset(&msg,0,sizeof(struct msgtype));msg.mtype = 1;		//设置消息类型为2strncpy(msg.buffer,"hello",BUFFER);msgsnd(msgid,&msg,sizeof(msg.buffer),0);	//想msgid的消息队列发送消息memset(&msg,0,sizeof(msg);	//清空结构体msgrcv(msgid,&msg,sizeof(msg.buffer),2,0);	//从msgid的消息队列接收消息printf("接收到的消息内容是:%s\n",msg.buffer);return 0;
}

消息接收端源代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/wait.h>
#define BUFFER 255struct msgtype
{long mtype;char buffer[BUFFER+1];
};int main()
{int msgid = msgget((key_t)1234,0666|IPC_CREAT);	//获取唯一id1234的消息队列if(msgid == -1){perror("msgget");exit(1);}struct msgtype msg;memset(&msg,0,sizeof(struct msgtype));while(1){msgrcv(msgid,&msg,sizeof(msg.buffer),1,0);	//从msgid的消息队列接收消息，类型为1printf("接收端端收到的消息:%s\n",msg.buffer);msg.mtype = 2;		//设置消息类型为2strncpy(msg.buffer,"world",BUFFER);msgsnd(msgid,&msg, sizeof(msg.buffer),0); //向msgid的消息队列发送消息if(sizeof(msg.buffer)!=0){break;}}return 0;
}

两个窗口运行结果：