Linux 进程通信(System V)消息队列

目前主要有两种类型的消息队列：POSIX消息队列以及系统V消息队列, 系统V消息队列目前被大量使用。考虑到程序的可移植性，新开发的应用程序应尽量使用POSIX消息队列。

消息队列是内核创建的一个数据结构，是有标识的！
对于有读写权限的进程来说哦，所以可以通过对共享的消息进程的读写实现不同进程之间的通信！
关于消息队列的数据结构：

#include

struct msqid_ds //!> msg queue id dscription ( 消息队列状态描述符 )
{
struct ipc_perm msg_perm; //!> 读写perms
struct msg * msg_first; //!> 队列中的第一个msg，对于内存的存储而言的，对用户使用没有意义
struct msg * msg_last; //!> 队列中的最后一个msg ，对于内存的存储而言的，对用户使用没有意义
msglen_t msg_cbytes; //!> 当前的队列中的bytes
msgunum_t msg_qnum; //!> 当前的队列中的message
msglen_t msg_qbytes; //!> 队列中最大允许的bytes
pid_t msg_lspid; //!> 最后一个发送msg的pid
pid_t msg_lrpid; //!> 最后一个接收msg的pid
time_t msg_stime; //!> 最后一个msg发送时间
time_t msg_rtime; //!> 最后一个msg收到时间
time_t msg_ctime; //!> 最后一个msg控制时间( time of last magctl() )
};

消息队列的创建：函数---> msgget():可以创建或者访问一个已经存在的queue

#include
#include
#include

int msgget( key_t key, int flag ); //!> 返回值就是操作句柄
//!> key 可以是ftok()函数的返回值或者IPC_PRIVATE
//!> flag也是读写权限(一般是：IPC_CREAT或者IPC_CREAT | IPC_EXCL)

注意创建的一个队列后的msqid_ds的初始化参数是：
msg_perm的uid和cuid是当前进程的有效用户id；gid和cgid为当前进程的有效组id
msg_ctime是当前时间
msg_qbytes:为系统限制值
其余的值都是0

关于队列的操作：
>>>>>
int msgsnd( int msqid, const void * ptr, size_t mbytes, int flag );
//!> 参数：msqid:msgget()的返回值；ptr：是一个结构体的指针struct msgbuf { long mtype; char mtext[1] };
//!> flag:可以指定为：IPC_NOWAIT，。。。

>>>>>
int msgrcv( int msqid, void * ptr, size_t nbytes, long type, int flag );
//!> 参数：ptr;接收到的消息的储存的位置
//!> type:希望从队列获取什么样内容的消息 =0:返回第一个消息；>0 : 返回类型为type的第一个消息；<0: 返回类型值小于或等于type参数的绝对值的消息中类型值中最小的第一个消息

>>>>>
int msgctl( int msqid, int cmd, struct msqid_ds * buff );
可以完成的操作：
IPC_RMID:
删除指定队列的所有数据，只能由两种进程执行，第一个：
用户有效ID为 msg_perm.cuid或者msg_perm.uid
第二个：超级用户权限进程
IPC_SET:
按照buff值设置msg_perm.uid, msg_perm.gid, msg_perm.mode,
msg_qbytes四个字段，执行进程同上面
IPC_STAT:
取队列中msqid_ds结构值放到buff中

二.
ftok()函数简介：
系统建立IPC通讯（如消息队列、共享内存时）必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到。
ftok原型如下：
key_t ftok( char * name, int id )
fname就时你指定的文件名，id是子序号。
在一般的UNIX实现中，是将文件的索引节点号取出，前面加上子序号得到key_t的返回值。

查询文件索引节点号的方法是： ls -i
当删除重建文件后，索引节点号由操作系统根据当时文件系统的使用情况分配，因此与原来不同，所以得到的索引节点号也不同。
如果要确保key_t值不变，要目确保ftok的文件不被删除，要么不用ftok，指定一个固定的key_t值。

同一段程序，用于保证两个不同用户下的两组相同程序获得互不干扰的IPC键值。
由于etc/config.ini（假定）为应用系统的关键配置文件，因此不存在被轻易删除的问题——即使被删，也会很快被发现并重建（此时应用系统也将被重起）。
ftok()的设计目的也在于此.

三.

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define MSG_FILE "server.c" //!> 仅仅是创建的path而已
#define BUFFER 255
#define PERM S_IRUSR | S_IWUSR

typedef struct dataType
{
long mID;
char buffer[BUFFER + 1];
}dataType;

struct msgtype
{
long mtype;
dataType mdata;
};

int main()
{
struct msgtype msg;
key_t key; //!> 每个queue都有一个自己的KEY作为标志
int msgid; //!>

if( ( key = ftok( MSG_FILE, 'a' ) ) == -1 ) //!> when fail
{ //!> 注意'a'相当于是一个标志码而已
fprintf( stderr, "Create Key error...: %s \n", strerror( errno ) );
exit( EXIT_FAILURE );
}

if( ( msgid = msgget( key, PERM | IPC_CREAT | IPC_EXCL ) ) == -1 )//!> 创建 msg queue
{
fprintf( stderr, "Create Msg error...: %s \n", strerror( errno ) );
exit( EXIT_FAILURE );
}

printf("\nMsg id = %d \n", msgid);

//!> 注意此处的flag都是简单处理为0
while( 1 ) //!> 接收
{
msgrcv( msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), 1, 0 );
//!> 我们可以知道type=1，所以可以知道在client中的msg标志就是1
//!> ( 必须的，我们等一下可以使用进程ID的处理 )
fprintf( stderr, "Server receive: %s \n", msg.mdata.buffer ); //!>
msg.mtype = msg.mdata.mID;
//!> 注意此处的ID必须要换成data中客户端进程的ID( 不然客户端无法识别!!!!!!! )
sprintf( msg.mdata.buffer, " %d 客户端接收的回馈！", (int)msg.mtype );
//!> 注意server的回馈msg已经改变
msgsnd( msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), 0 ); //!> 回发送给client
}

exit( 0 );
}

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define MSG_FILE "server.c"
#define BUFFER 255
#define PERM S_IRUSR | S_IWUSR

typedef struct dataType
{
long mID;
char buffer[BUFFER + 1];
}dataType;

struct msgtype
{
long mtype;
dataType mdata;
};

int main( int argc, char ** argv )
{
struct msgtype msg;
key_t key;
int msgid;

if( argc != 2 ) //!> 需要输入一个字符串作为参数
{
fprintf( stderr, "Usage: %s string .\n", argv[0] );
exit( EXIT_FAILURE );
}

if( ( key = ftok( MSG_FILE, 'a' ) ) == -1 ) //!> 获得这个Key
{
fprintf( stderr, "Create Key error...: %s \n", strerror( errno ) );
exit( EXIT_FAILURE );
}

if( ( msgid = msgget( key, PERM ) ) == -1 ) //!> 获得queue的ID
{
fprintf( stderr, "Create Msg error...:%s \n", strerror( errno ) );
exit( EXIT_FAILURE );
}

msg.mtype = 1; //!> 注意此处的type需要与server中匹配
msg.mdata.mID = getpid(); //!> my ID
strncpy( msg.mdata.buffer, argv[1], BUFFER ); //!> 获得命令行参数而已

msgsnd( msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), 0 ); //!> 发送给server
memset( &msg, '\0', sizeof( struct msgtype ) );
msgrcv( msgid, &msg, sizeof( struct msgtype ), getpid(), 0 );
//!> 获得server的反馈( 注意type是自己的ID，所以就是server的发送msg中带的 )
fprintf( stderr, "Client receive: %s \n", msg.mdata.buffer ); //!> 注意只接受自己ID的msg！！！

exit( EXIT_SUCCESS );
}

2.运行
./s & //!> server 后台
./c ILOVEYOU //!> 参数是字符串

if是多客户操作：for i in 1 2 3 4 5; do ./c sss & done //!> 注意 sss 是参数而已

3.注意：
<1>：
client对于server的发送的标志是一样的才是可以的！
因为server不可以识别多个未知的client，但是对于server的反馈而言可以根据client的ID
也就是client的接受可以根据自己的进程ID来进行不同的接受( 在网络环境下可以根据Socket套接字接受 )

<2>：
注意对于msg queue 而言：必须有一个这样的数据结构：
struct msgtype
{
long mtype;
dataType mdata; //!> 注意此处的不一定只是char*，可以是自己定义的
}; //!> 但是整体的格式必须的，主要是long这个标志是必需的！！！

typedef struct dataType
{
long mID;
char buffer[BUFFER + 1];
}dataType;

注意：对于cs模式而言，server和client必须是打开同一个queue才是OK的，所以需要有相同的操作就是：
if( ( key = ftok( MSG_FILE, 'a' ) ) == -1 ) //!> 获得相同的Key
...
获得了相同的KEY后，对于msgget的操作(也就是打开文件，自己随便...)

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