IO进程线程(十一)进程间通信 消息队列
文章目录
- 一、IPC(Inter-Process Communication)进程间通信相关命令 :
- (一)ipcs --- 查看IPC对象
- (二)获取IPC键值
- (三)删除IPC对象的命令
- (四)获取IPC键值的函数
- 1. 函数定义
- 2. 使用示例
- 二、消息队列
- (一) 特点
- (二) 相关API
- 1. 创建或获取一个消息队列
- 2. 向消息队列中写消息
- 3. 在消息队列中读取一条消息
- 4. 控制消息队列
- (三) 不关注消息类型
- (四)关注消息类型
- (五)消息队列属性结构体
一、IPC(Inter-Process Communication)进程间通信相关命令 :
(一)ipcs — 查看IPC对象
(二)获取IPC键值
ipcs -q
查看消息队列
ipcs -m
查看共享内存
ipcs -s
查看信号灯集
(三)删除IPC对象的命令
ipcrm -q id
删除消息队列
ipcrm -m id
删除共享内存
ipcrm -s id
删除信号灯集
(四)获取IPC键值的函数
1. 函数定义
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
功能:使用给定的文件和字符来生成一个IPC通信的key值
参数:pathname:路径和文件名(必须是已存在的可访问的)proj_id:[0-255]的值 一般我们传一个字符即可 如 'A' 'm'
返回值:成功 key值失败 -1 重置错误码
- 注:
typedef int key_t
key_t 即 int 类型- pathname 要求必须是一个 已存在 的文件,因为key值的是由proj_id的后八位,设备号的后8位以及inode号的后16位组成。因此这种机制并不保证key值一定不重复
- proj_id 只是用了int的一个字节,即取值范围是[0-255],一般使用时传一个字符,字符ASCII码是0-127。
2. 使用示例
生成并打印出key,分析key值的由来
验证代码:
#include <my_head.h>int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key=0;key = ftok("/home/linux/05work",'A');printf("my_key = %#x\n",key);struct stat file_stat= {0};stat("/home/linux/05work",&file_stat);printf("proj_id=%#x dev=%#lx inode=%#lx\n",'A', file_stat.st_dev, file_stat.st_ino);return 0;
}
输出结果:
二、消息队列
(一) 特点
- 消息队列也是基于内核实现的,存放在内存上(而非硬盘上)。
- 消息队列的大小,默认是 16K。
- 消息队列中的消息有类型和正文。
A进程将消息写入消息队列;
B进程可以根据消息的类型从消息队列中将对应类型的消息取走。 - 半双工通信
(二) 相关API
1. 创建或获取一个消息队列
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>int msgget(key_t key, int msgflg);
功能:创建或者获取一个消息队列
参数:key:键值key 通过ftok获取的IPC_PRIVATE 表示只有亲缘进程间能用msgflg:消息队列的标志位IPC_CREAT|0666 消息队列不存在则创建,权限0666 或者 IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666 消息不存在则创建,存在则但会-1,置错误码为EEXIST
返回值:成功 消息队列的id失败 -1 重置错误码
2. 向消息队列中写消息
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
功能:向消息队列中写入一条消息
参数:msqid:消息队列的idmsgp: 要写入的数据的首地址struct msgbuf {long mtype; /* 消息的类型 必须大于 0 */char mtext[1]; /* 消息正文 可以自定义 */};msgsz:消息正文的大小msgflg:标志位 0 阻塞发送 IPC_NOWAIT 非阻塞发送
返回值:成功 0失败 -1 重置错误码
- 注:
- 关于void *msgp参数,第一个long类型大小的空间必须用来存放消息的类型,消息的正文可以自定义
- size_t msgsz参数,只包含正文数据的大小(sizeof(struct msgbuf)-sizeof(mtype))
- 阻塞发送的情况下,如果消息队列满了,A进程还想向消息队列中写入消息,此时A进程将会阻塞。
3. 在消息队列中读取一条消息
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
功能:在消息队列中读取一条消息
参数:msqid:消息队列的idmsgp: 用来保存接收的数据的缓冲区的首地址struct msgbuf {long mtype; /* 消息的类型 必须大于 0 */char mtext[1]; /* 消息正文 可以自定义 */};msgsz:消息正文的大小msgtyp:要接受的消息的类型0 :接收消息队列中第一条消息>0 : 接收指定类型的第一条消息<0 :一般不使用,了解即可,表示接收消息队列中第一条类型最小的小于msgtyp的绝对值的消息3-2-5-500-200-8读取时,类型传 -200读取的顺序 2-3-5 msgflg:标志位 0 阻塞接收 IPC_NOWAIT 非阻塞接收
返回值:成功 实际读到的正文的字节数失败 -1 重置错误码
- 注:读消息队列和写消息队列中的void *msgp结构体的内部成员要尽量对应。
4. 控制消息队列
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
功能:控制消息队列
参数:msqid:消息队列idcmd:指令IPC_STAT:获取消息队列的属性 IPC_SET:设置消息队列的属性IPC_RMID:立即删除消息队列只有消息队列的创建者和所有者以及root用户可以删除消息队列msgctl函数的第三个参数被忽略buff:属性结构体的地址
返回值:成功 0失败 -1 重置错误码
(三) 不关注消息类型
此时进程间通信不关心消息类型,按顺序接收第一条消息。
注意,当其中一个进程关闭消息队列后,另一个进程再试图关闭,就会报错,错误码EINVAL
read.c
#include <my_head.h>typedef struct msgbuf{long type;char name[20];
}msg_t;int main(int argc, char const *argv[])
{//获取key值key_t key=ftok("/home/linux/05work",'A');//创建消息队列int msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);if(-1 == msgid)ERR_LOG("msgget error");//定义消息结构体msg_t msg={0};int type=0;while(1){if(-1 == msgrcv(msgid,&msg,sizeof(msg_t)-sizeof(msg.type),type,0)){ERR_LOG("msgrcv error");}if(!strcmp(msg.name,"quit")){break;}printf("%ld:%s\n",msg.type,msg.name);}if(-1 == msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL)){if(EINVAL == errno){return 0;}ERR_LOG("msgctl error");}return 0;
}
write.c
#include <my_head.h>typedef struct msgbuf{long type;char name[20];
}msg_t;int main(int argc, char const *argv[])
{//获取key值key_t key=ftok("/home/linux/05work",'A');//创建消息队列int msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);if(-1 == msgid)ERR_LOG("msgget error");//定义消息结构体msg_t msg={0};while(1){printf("请输入消息:<类型> <正文>:");scanf("%ld %s",&msg.type,msg.name);msgsnd(msgid,&msg,sizeof(msg_t)-sizeof(msg.type),0);if(!strcmp(msg.name,"quit")){break;}}//销毁消息队列if(-1 == msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL)){if(EINVAL == errno){return 0;}ERR_LOG("msgctl error");}return 0;
}
(四)关注消息类型
此时进程间通信关心消息类型,按顺序接收第一条符合类型的消息,如果消息队列中没有同类型消息,会阻塞等待。
read.c
#include <my_head.h>typedef struct msgbuf{long type;char name[20];
}msg_t;int main(int argc, char const *argv[])
{//获取key值key_t key=ftok("/home/linux/05work",'A');//创建消息队列int msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);if(-1 == msgid)ERR_LOG("msgget error");//定义消息结构体msg_t msg={0};int type=0;while(1){printf("请输入想要接收的消息类型:");scanf("%d",&type);if(-1 == msgrcv(msgid,&msg,sizeof(msg_t)-sizeof(msg.type),type,0)){ERR_LOG("msgrcv error");}if(!strcmp(msg.name,"quit")){break;}printf("%ld:%s\n",msg.type,msg.name);}if(-1 == msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL)){if(EINVAL == errno){return 0;}ERR_LOG("msgctl error");}return 0;
}
write.c
#include <my_head.h>typedef struct msgbuf{long type;char name[20];
}msg_t;int main(int argc, char const *argv[])
{//获取key值key_t key=ftok("/home/linux/05work",'A');//创建消息队列int msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666);if(-1 == msgid)ERR_LOG("msgget error");//定义消息结构体msg_t msg={0};while(1){printf("请输入消息:<类型> <正文>:");scanf("%ld %s",&msg.type,msg.name);msgsnd(msgid,&msg,sizeof(msg_t)-sizeof(msg.type),0);if(!strcmp(msg.name,"quit")){break;}}//销毁消息队列if(-1 == msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL)){if(EINVAL == errno){return 0;}ERR_LOG("msgctl error");}return 0;
}
(五)消息队列属性结构体
struct msqid_ds {struct ipc_perm msg_perm; /* IPC权限结构体 */time_t msg_stime; /* 最后一次执行msgsnd的时间 */time_t msg_rtime; /* 最后一次执行msgrcv的时间 */time_t msg_ctime; /* 最后一次被修改的时间 */unsigned long __msg_cbytes; /* 当前消息队列中的字节数 */msgqnum_t msg_qnum; /* 当前消息队列中的消息数 */msglen_t msg_qbytes; /* 允许的最大字节数 */pid_t msg_lspid; /* 最后一次执行msgsnd的进程的PID */pid_t msg_lrpid; /* 最后一次执行msgrcv的进程的PID */
};struct ipc_perm {key_t __key; /* 键值 */uid_t uid; /* 所属用户的id */gid_t gid; /* 所属用户的组id */uid_t cuid; /* 创建者的id */gid_t cgid; /* 创建者的组id */unsigned short mode; /* 权限 */
};
- 注:
qbytes可以改小,改大的话需要sudo权限