linux环境编程–IPC 之 msg queue

消息队列   在UNIX的SystemV版本,AT&T引进了三种新形式的IPC功能(消息队列、信号运维
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消息队列

    在UNIX的SystemV版本,AT&T引进了三种新形式的IPC功能(消息队列、信号量、以及共享内存)。但BSD版本的UNIX使用套接口作为主要的IPC形式。Linux系统同时支持这两个版本。

系统调用msgget()

    如果希望创建一个新的消息队列,或者希望存取一个已经存在的消息队列,你可以使用系统调用msgget()。

 

系统调用:msgget();
原型:int msgget(key_t key, int msgflg);
返回值:如果成功,返回消息队列标识符
如果失败,则返回-1:errno=EACCESS(权限不允许)
EEXIST(队列已经存在,无法创建)
EIDRM(队列标志为删除)
ENOENT(队列不存在)
ENOMEM(创建队列时内存不够)
ENOSPC(超出最大队列限制)

    系统调用msgget()中的第一个参数是关键字值(通常是由ftok()返回的)。然后此关键字值将会和其他已经存在于系统内核中的关键字值比较。这时,打开和存取操作是和参数msgflg中的内容相关的。
IPC_CREAT如果内核中没有此队列,则创建它。
IPC_EXCL当和IPC_CREAT一起使用时,如果队列已经存在,则失败。

    如果单独使用IPC_CREAT,则msgget()要么返回一个新创建的消息队列的标识符,要么返回具有相同关键字值的队列的标识符。如果IPC_EXCL和IPC_CREAT一起使用,则msgget()要么创建一个新的消息队列,要么如果队列已经存在则返回一个失败值-1。IPC_EXCL单独使用是没有用处的。
下面看一个打开和创建一个消息队列的例子:
int  open_queue(key_t keyval)
{
    intqid;
   if((qid=msgget(keyval, IPC_CREAT|0660))==-1)
   {
      return(-1);
   }
   return(qid);
}

 

系统调用msgsnd()

    一旦我们得到了队列标识符,我们就可以在队列上执行我们希望的操作了。如果想要往队列中发送一条消息,你可以使用系统调用msgsnd():

系统调用:msgsnd();
原型:int  msgsnd(int msqid,struct msgbuf*msgp,int msgsz,int msgflg);
返回值:如果成功,0。
如果失败,-1:errno=EAGAIN(队列已满,并且使用了IPC_NOWAIT)
EACCES(没有写的权限)
EFAULT(msgp地址无效)
EIDRM(消息队列已经删除)
EINTR(当等待写操作时,收到一个信号)
EINVAL(无效的消息队列标识符,非正数的消息类型,或
者无效的消息长度)
ENOMEM(没有足够的内存复制消息缓冲区)

    系统调用msgsnd()的第一个参数是消息队列标识符,它是由系统调用msgget返回的。第二个参数是msgp,是指向消息缓冲区的指针。参数msgsz中包含的是消息的字节大小,但不包括消息类型的长度(4个字节)。
    参数msgflg可以设置为0(此时为忽略此参数),或者使用IPC_NOWAIT。

    如果消息队列已满,那么此消息则不会写入到消息队列中,控制将返回到调用进程中。如果没有指明,调用进程将会挂起,直到消息可以写入到队列中。
    下面是一个发送消息的程序:

int send_message(int qid, struct mymsgbuf *qbuf)
{
intresult,length;
/*The length is essentially the size of the structure minus sizeof(mtype)*/
length=sizeof(structmymsgbuf)-sizeof(long);
if((result = msgsnd(qid, qbuf, length, 0))==-1)
{
    return(-1);
}
    return(result);
}

系统调用:msgrcv();
原型:int msgrcv(intmsqid,structmsgbuf*msgp,intmsgsz,longmtype,intmsgflg);
返回值:如果成功,则返回复制到消息缓冲区的字节数。
如果失败,则返回-1:errno=E2BIG(消息的长度大于msgsz,没有MSG_NOERROR)
EACCES(没有读的权限)
EFAULT(msgp指向的地址是无效的)
EIDRM(队列已经被删除)
EINTR(被信号中断)
EINVAL(msgqid无效,或者msgsz小于0)
ENOMSG(使用IPC_NOWAIT,同时队列中的消息无法满足要求)

    第一个参数用来指定将要读取消息的队列。第二个参数代表要存储消息的消息缓冲区的地址。第三个参数是消息缓冲区的长度,不包括mtype的长度,它可以按照如下的方法计算:
        msgsz=sizeof(struct mymsgbuf)-sizeof(long);
    第四个参数是要从消息队列中读取的消息的类型。如果此参数的值为0,那么队列中最长时间的一条消息将返回,而不论其类型是什么。
如果调用中使用了IPC_NOWAIT作为标志,那么当没有数据可以使用时,调用将把ENOMSG返回到调用进程中。否则,调用进程将会挂起,直到队列中的一条消息满足msgrcv()的参数要求。如果当客户端等待一条消息的时候队列为空,将会返回EIDRM。如果进程在等待消息的过程中捕捉到一个信号,则返回EINTR。
    下面就是一个从队列中读取消息的程序:

int read_message(int qid,long type,struct mymsgbuf*qbuf)
{
intresult,length;
/*The length is essentially the size of the structure minus sizeof(mtype)*/
length=sizeof(struct  mymsgbuf)-sizeof(long);
if((result=msgrcv(qid,qbuf,length,type,0))==-1)
{
return(-1);
}
return(result);
}
   在成功地读取了一条消息以后,队列中的这条消息的入口将被删除
    参数msgflg中的MSG_NOERROR位提供一种额外的用途。如果消息的实际长度大于msgsz,同时使用了MSG_NOERROR,那么消息将会被截断,只有与msgsz长度相等的消息返回。一般情况下,系统调用msgrcv()会返回-1,而这条消息将会继续保存在队列中。我们可以利用这个特点编制一个程序,利用这个程序可以查看消息队列的情况,看看符合我们条件的消息是否已经到来:

int  peek_message(int qid,long type)
{
int  result,length;
if((result=msgrcv(qid,NULL,0,type,IPC_NOWAIT))==-1)
{
if(errno==E2BIG)
return(TRUE);
}
return(FALSE);
}
    在上面的程序中,我们忽略了缓冲区的地址和长度。这样,系统调用将会失败。尽管如此,我们可以检查返回的E2BIG值,它说明符合条件的消息确实存在。

 

系统调用msgctl()

    下面我们继续讨论如何使用一个给定的消息队列的内部数据结构。我们可以使用系统调用msgctl ( )来控制对消息队列的操作。

系统调用: msgctl( ) ;
调用原型: int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );
返回值: 0 ,如果成功。
- 1,如果失败:errno = EACCES (没有读的权限同时cmd 是IPC_STAT )
EFAULT (buf 指向的地址无效)
EIDRM (在读取中队列被删除)
EINVAL (msgqid无效, 或者msgsz 小于0 )
EPERM (IPC_SET或者IPC_RMID 命令被使用,但调用程序没有写的权限)
下面我们看一下可以使用的几个命令:
IPC_STAT
读取消息队列的数据结构msqid_ds,并将其存储在b u f指定的地址中。
IPC_SET
设置消息队列的数据结构msqid_ds中的ipc_perm元素的值。这个值取自buf参数。
IPC_RMID
从系统内核中移走消息队列。
    我们在前面讨论过了消息队列的数据结构(msqid_ds)。系统内核中为系统中的每一个消息队列保存一个此数据结构的实例。通过使用IPC_STAT命令,我们可以得到一个此数据结构的副本。下面的程序就是实现此函数的过程:

int get_queue_ds( int qid, struct msgqid_ds *qbuf )
{
if( msgctl( qid, IPC_STAT, qbuf) == -1)
{
return(-1);
}
return(0);
}

    如果不能复制内部缓冲区,调用进程将返回-1。如果调用成功,则返回0。缓冲区中应该包括消息队列中的数据结构。
    消息队列中的数据结构中唯一可以改动的元素就是ipc_perm。它包括队列的存取权限和关于队列创建者和拥有者的信息。你可以改变用户的id、用户的组id以及消息队列的存取权限。
    下面是一个修改队列存取模式的程序:

int change_queue_mode(int qid, char *mode )
{
struct msqid_ds tmpbuf;
/* Retrieve a current copy of the internal data structure */
get_queue_ds( qid, &tmpbuf);
/* Change the permissions using an old trick */
sscanf(mode, "%ho", &tmpbuf.msg_perm.mode);
/* Update the internal data structure */
if( msgctl( qid, IPC_SET, &tmpbuf) == -1)
{
return(-1);
}
return(
}

    我们通过调用get_queue_ds来读取队列的内部数据结构。然后,我们调用sscanf( )修改数据结构msg_perm中的mode 成员的值。但直到调用msgctl()时,权限的改变才真正完成。在这里msgctl()使用的是IPC_SET命令。
    最后,我们使用系统调用msgctl ( )中的IPC_RMID命令删除消息队列:

int remove_queue(int qid )
{
if( msgctl( qid, IPC_RMID, 0) == -1)
{
return(-1);
}
return(0);
}
};

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