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);

}

};