消息队列
既然已经有了共享内存，为什么还需要消息队列呢？这有多种原因，让我们尝试将其分解为多个点以进行简化 -
正如所理解的，一旦消息被进程接收到，它就不再可供任何其他进程使用。而在共享内存中，数据可供多个进程访问。
如果我们想以小消息格式进行通信。
当多个进程同时通信时，需要同步保护共享内存数据。
使用共享内存的读写频率较高，实现该功能会非常复杂。在这种情况下不值得使用。
如果不是所有进程都需要访问共享内存，而是只有极少数进程需要访问共享内存，那么最好用消息队列来实现。
如果我们要与不同的数据包进行通信，假设进程 A 向进程 B 发送消息类型 1，向进程 C 发送消息类型 10，向进程 D 发送消息类型 20。在这种情况下，使用消息队列实现会更简单。为了将给定消息类型简化为 1、10、20，它可以是 0 或 +ve 或 –ve，如下所述。
当然，消息队列的顺序是FIFO（先进先出）。插入队列中的第一条消息是第一条要检索的消息。
使用共享内存或消息队列取决于应用程序的需求及其利用效率。
使用消息队列的通信可以通过以下方式进行 -
由一个进程写入共享内存，由另一进程从共享内存读取。正如我们所知，读取也可以通过多个进程来完成。
由一个进程用不同的数据包写入共享内存，并由多个进程从共享内存中读取，即根据消息类型。
了解了有关消息队列的某些信息后，现在是时候检查支持消息队列的系统调用（System V）了。
要使用消息队列执行通信，请执行以下步骤 -
步骤 1 - 创建消息队列或连接到已存在的消息队列 (msgget())
步骤 2 - 写入消息队列 (msgsnd())
步骤 3 - 从消息队列中读取 (msgrcv())
步骤 4 - 对消息队列执行控制操作 (msgctl())
现在，让我们检查上述调用的语法和某些信息。
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgget(key_t key, int msgflg)
此系统调用创建或分配 System V 消息队列。需要传递以下参数 -
第一个参数 key 识别消息队列。密钥可以是任意值，也可以是从库函数 ftok() 导出的值。
第二个参数 shmflg 指定所需的消息队列标志，例如 IPC_CREAT（如果不存在则创建消息队列）或 IPC_EXCL（与 IPC_CREAT 一起使用来创建消息队列，如果消息队列已存在，则调用失败）。还需要通过权限。
注意- 有关权限的详细信息，请参阅前面的部分。
如果成功，此调用将返回一个有效的消息队列标识符（用于进一步调用消息队列），如果失败，则返回 -1。要了解失败的原因，请使用 errno 变量或 perror() 函数进行检查。
与此调用相关的各种错误有 EACCESS（权限被拒绝）、EEXIST（队列已存在，无法创建）、ENOENT（队列不存在）、ENOMEM（没有足够的内存来创建队列）等。
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgsnd(int msgid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)
该系统调用将消息发送/附加到消息队列（系统 V）中。需要传递以下参数 -
第一个参数 msgid 识别消息队列，即消息队列标识符。msgget() 成功时会收到标识符值
第二个参数 msgp 是指向消息的指针，发送给调用者，在以下形式的结构中定义 -
struct msgbuf {
long mtype;
char mtext[1];
};
变量 mtype 用于与不同消息类型进行通信，在 msgrcv() 调用中详细解释。变量 mtext 是一个数组或其他结构，其大小由 msgsz（正值）指定。如果未提及 mtext 字段，则将其视为零大小消息，这是允许的。
第三个参数 msgsz 是消息的大小（消息应以空字符结尾）
第四个参数 msgflg 指示某些标志，例如 IPC_NOWAIT（当在队列中找不到消息时立即返回）或 MSG_NOERROR（如果超过 msgsz 字节，则截断消息文本）
成功时此调用将返回 0，失败时返回 -1。要了解失败的原因，请使用 errno 变量或 perror() 函数进行检查。
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgrcv(int msgid, const void *msgp, size_t msgsz, long msgtype, int msgflg)
该系统调用从消息队列（系统 V）中检索消息。需要传递以下参数 -
第一个参数 msgid 识别消息队列，即消息队列标识符。msgget() 成功时会收到标识符值
第二个参数 msgp 是从调用者接收到的消息的指针。它在以下形式的结构中定义 -
struct msgbuf {
long mtype;
char mtext[1];
};
变量 mtype 用于与不同消息类型进行通信。变量 mtext 是一个数组或其他结构，其大小由 msgsz（正值）指定。如果未提及 mtext 字段，则将其视为零大小消息，这是允许的。
第三个参数 msgsz 是收到的消息的大小（消息应以空字符结尾）
第四个参数 msgtype 指示消息的类型 -
如果 msgtype 为 0 - 读取队列中第一条收到的消息
如果 msgtype 为 +ve - 读取类型为 msgtype 的队列中的第一条消息（如果 msgtype 为 10，则仅读取类型 10 的第一条消息，即使队列开头可能有其他类型）
如果 msgtype 为 –ve - 读取小于或等于消息类型绝对值的最低类型的第一条消息（例如，如果 msgtype 为 -5，则读取类型小于 5 的第一条消息，即消息类型从 1 到5）
第五个参数 msgflg 指示某些标志，例如 IPC_NOWAIT（当在队列中找不到消息时立即返回或 MSG_NOERROR（如果超过 msgsz 字节则截断消息文本）
如果成功，此调用将返回 mtext 数组中实际接收的字节数，如果失败，则返回 -1。要了解失败的原因，请使用 errno 变量或 perror() 函数进行检查。
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> int msgctl(int msgid, int cmd, struct msqid_ds *buf)
该系统调用执行消息队列（系统V）的控制操作。需要传递以下参数 -
第一个参数 msgid 识别消息队列，即消息队列标识符。msgget() 成功时会收到标识符值
第二个参数 cmd 是对消息队列执行所需控制操作的命令。cmd 的有效值为 -
IPC_STAT - 将 struct msqid_ds 每个成员的当前值信息复制到 buf 指向的传递结构。该命令需要消息队列的读取权限。
IPC_SET - 设置结构 buf 指向的用户 ID、所有者组 ID、权限等。
IPC_RMID - 立即删除消息队列。
IPC_INFO - 返回有关 buf 指向的结构中的消息队列限制和参数的信息，该结构的类型为 struct msginfo
MSG_INFO - 返回一个 msginfo 结构，其中包含有关消息队列消耗的系统资源的信息。
第三个参数 buf 是指向名为 struct msqid_ds 的消息队列结构的指针。该结构的值将用于根据 cmd 设置或获取。
此调用将根据传递的命令返回值。IPC_INFO 和 MSG_INFO 或 MSG_STAT 成功返回消息队列的索引或标识符，或者对于其他操作返回 0，如果失败则返回 -1。要了解失败的原因，请使用 errno 变量或 perror() 函数进行检查。
了解了有关消息队列的基本信息和系统调用后，现在是时候使用程序进行检查了。
在查看程序之前让我们先看看描述 -
步骤 1 - 创建两个进程，一个用于发送到消息队列（msgq_send.c），另一个用于从消息队列中检索（msgq_recv.c）
步骤 2 - 使用 ftok() 函数创建密钥。为此，最初创建文件 msgq.txt 来获取唯一密钥。
步骤 3 - 发送过程执行以下操作。
读取用户输入的字符串
删除新行（如果存在）
发送到消息队列
重复该过程直到输入结束（CTRL + D）
收到输入结束后，发送消息“end”以表示流程结束
步骤 4 - 在接收过程中，执行以下操作。
- 从队列中读取消息
- 显示输出
- 如果收到的消息是“end”，则完成该过程并退出
为简单起见，我们在此示例中不使用消息类型。此外，一个进程正在向队列写入数据，另一进程正在从队列中读取数据。这可以根据需要进行扩展，即理想情况下，一个进程写入队列，多个进程从队列读取。
现在，让我们检查一下过程（消息发送到队列） – 文件：msgq_send.c
/* Filename: msgq_send.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#define PERMS 0644
struct my_msgbuf {
long mtype;
char mtext[200];
};
int main(void) {
struct my_msgbuf buf;
int msqid;
int len;
key_t key;
system("touch msgq.txt");
if ((key = ftok("msgq.txt", 'B')) == -1) {
perror("ftok");
exit(1);
}
if ((msqid = msgget(key, PERMS | IPC_CREAT)) == -1) {
perror("msgget");
exit(1);
}
printf("message queue: ready to send messages.\n");
printf("Enter lines of text, ^D to quit:\n");
buf.mtype = 1; /* we don't really care in this case */
while(fgets(buf.mtext, sizeof buf.mtext, stdin) != NULL) {
len = strlen(buf.mtext);
/* remove newline at end, if it exists */
if (buf.mtext[len-1] == '\n') buf.mtext[len-1] = '\0';
if (msgsnd(msqid, &buf, len+1, 0) == -1) /* +1 for '\0' */
perror("msgsnd");
}
strcpy(buf.mtext, "end");
len = strlen(buf.mtext);
if (msgsnd(msqid, &buf, len+1, 0) == -1) /* +1 for '\0' */
perror("msgsnd");
if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
perror("msgctl");
exit(1);
}
printf("message queue: done sending messages.\n");
return 0;
}
编译和执行步骤
message queue: ready to send messages. Enter lines of text, ^D to quit: this is line 1 this is line 2 message queue: done sending messages.
以下是消息接收过程的代码（从队列中检索消息） - 文件：msgq_recv.c
/* Filename: msgq_recv.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#define PERMS 0644
struct my_msgbuf {
long mtype;
char mtext[200];
};
int main(void) {
struct my_msgbuf buf;
int msqid;
int toend;
key_t key;
if ((key = ftok("msgq.txt", 'B')) == -1) {
perror("ftok");
exit(1);
}
if ((msqid = msgget(key, PERMS)) == -1) { /* connect to the queue */
perror("msgget");
exit(1);
}
printf("message queue: ready to receive messages.\n");
for(;;) { /* normally receiving never ends but just to make conclusion
/* this program ends wuth string of end */
if (msgrcv(msqid, &buf, sizeof(buf.mtext), 0, 0) == -1) {
perror("msgrcv");
exit(1);
}
printf("recvd: \"%s\"\n", buf.mtext);
toend = strcmp(buf.mtext,"end");
if (toend == 0)
break;
}
printf("message queue: done receiving messages.\n");
system("rm msgq.txt");
return 0;
}
编译和执行步骤
message queue: ready to receive messages. recvd: "this is line 1" recvd: "this is line 2" recvd: "end" message queue: done receiving messages.