Linux IPC 进程间通信——消息队列message

消息队列是消息的连接表，存储在内核中。本实例主要实现消息队列方式进行进程间通信，接收端收到消息之后，立马转发给发送端；发送端发出消息之后，立马监听接收端回馈的消息，实现一个双向通信示例。

一、示例

发送端client.c

#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 MSG_FILE "server.c"
#define BUFFER 255
#define PERM S_IRUSR|S_IWUSRstruct msgtype {  long mtype;  char buffer[BUFFER];
}; int main(int argc,char **argv)
{  struct msgtype msg;  key_t key;  int msgid;struct msqid_ds msqid;if((key = ftok(MSG_FILE, 'a')) == -1) {  fprintf(stderr,"Creat Key Error:%s\a\n",strerror(errno));  exit(-1);  }if((msgid = msgget(key, PERM | IPC_CREAT))==-1)  {  fprintf(stderr,"Creat Message Error:%s\a\n",strerror(errno));  exit(-1);  }printf("PID=%d\n", getpid());while(1) {printf("Please in put the sending msg:");if((fgets(msg.buffer, BUFFER, stdin)) == NULL){printf("No message, terminal msg sending\n");exit(1);}msg.mtype=1;// client send.msgsnd(msgid, &msg, sizeof(struct msgtype), 0);memset(&msg,'\0',sizeof(struct msgtype));sleep(1);// client recive.msgrcv(msgid, &msg, sizeof(struct msgtype), 2, 0);fprintf(stderr,"Client receive:[ID=%ld] msg=%s\n", msg.mtype, msg.buffer);msgctl(msgid, IPC_STAT, &msqid);printf("last-msgsnd pid=%d\nlast-msgrcv pid=%d\n", msqid.msg_lspid, msqid.msg_lrpid);}// remove msg in system and delete all data in buffer.msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);exit(0);
}

接收端Server.c

#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>  #define MSG_FILE "server.c"
#define BUFFSIZE 255
#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR  struct msgtype {  long mtype;  char buffer[BUFFSIZE];
};int main(void) {  struct msgtype msg;  key_t key;  int msgid;  if((key = ftok(MSG_FILE, 'a')) == -1) {  fprintf(stderr,"Creat Key Error %s\a\n",strerror(errno));  exit(-1);  }if((msgid = msgget(key, PERM|IPC_CREAT)) == -1) {  fprintf(stderr,"Creat Message Error:%s\a\n",strerror(errno));  exit(-1);  }  printf("PID=%d\n", getpid());while(1){// server receive.msgrcv(msgid, &msg, sizeof(struct msgtype), 1, 0);  fprintf(stderr,"Server Receive:[ID=%ld] %s\n", msg.mtype, msg.buffer);msg.mtype = 2;// server send.printf("send:%s\n", msg.buffer);msgsnd(msgid, &msg, sizeof(struct msgtype), 0);}  exit(0);
}

运行结果：

接收端

PID=141798
Server Receive:[ID=1] hello

send:hello

Server Receive:[ID=1] hello

send:hello

Server Receive:[ID=1] world

send:world

发送端

PID=141800
Please in put the sending msg:hello
Client receive:[ID=2] msg=hello

last-msgsnd pid=141798
last-msgrcv pid=141800
Please in put the sending msg:world
Client receive:[ID=2] msg=world

last-msgsnd pid=141798
last-msgrcv pid=141800

二、接口函数分析

key_t ftok(const char *path, int id);

内核中IPC结构（消息队列、信号量、共享内存）都有一个唯一的非负整数标识符，都是通过ftok函数产生。Path，必须引用一个现有的文件，当产生key时，只使用id参数的低8位。

int msgget (key_t key, int msgflg);

用于创建一个新队列或者打开一个现有队列，比如指定key为IPC_PRIVATE表示引用一个现有队列；而用ftok产生的key，表示创建一个新队列。msgflg有三个:
        IPC_CREAT（如果key不存在就创建）；
        IPC_EXCL（如果key存在，返回失败）;
        IPC_NOWAIT（返回错误不等待）

int msgsnd (int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

msqid表示msget返回的id值；msgp指针指向发送的自定义的数据buffer；msgsz，指定发送数据buffer的长度；msgflag可以指定为IPC_NOWAIT，表示如果队列已满，立即返回EAGAIN，如果没有指定IPC_NOWAIT，则会一直阻塞到：有空间可以容纳要发送的消息，或者从系统中删除了此队列（返回EIDRM错误），或者捕捉到一个信号并从信号处理程序返回（返回EINTR错误）。

ssize_t msgrcv (int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

msqid、msgp、msgsz、msgflag与上面msgsnd接口描述的一样，msgtyp指定了在msgflg指定的队列溢出或者下溢之后返回的消息值。msgtyp分类：
msgtyp==0，返回队列中第一个消息；
msgtyp>0，返回队列中消息类型为msgtyp的消息；
msgtyp<0，返回队列中消息类型小于msgtyp绝对值的消息，如果消息有多个，则取类型值最小的那个。

int msgctl (int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

类似于ioctl函数，第一个参数msqid是msgget的返回值，第二个cmd有如下：
IPC_SATA，获取队列的msqid_ds结构体信息，并存入buf中；
IPC_SET，讲buf中相关msqid_ds相关数据设定到队列的msqid_ds中；
IPC_RMID，从系统中删除该消息队列以及仍然在队列中的数据，删除立即生效，如果正在使用这个队列的进程当它再一次对队列进行操作时会返回EIDRM错误；