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消息队列 是消息的链接表，存储内核中，由消息标识符标识。 --《UNIX环境高级编程》
简单理解，消息队列就是一堆消息的有序集合，并缓存于内核中。如此一来，多个进程就可通过访问内核来实现多个进程之间的通信。目前存在的消息队列有POSIX与System V标准的接口，本篇主要介绍System V接口的使用。
简介消息队列的本质是位于内核空间的链表，其中每个节点都是一个独立的消息，每个消息都有类型，相同类型的消息组成一个链表。
当各种各样的消息发出时，就如同下图所示排列在内核空间中。形状看成消息的类型，相同的形状则表示相同的消息类型。
这些看似杂乱无章的消息，通过消息队列发出来后，根据其发送的类型与发送的时间，在接收端中则是有规律的排序。
如上图，内核中杂乱无章的消息，接收端可通过消息类型与发送的顺序来逐一接收处理。可通过消息类型查看指定类型的消息，若指定类型为0，则按时间顺序输出所有接收到的消息。
接口主要用到msgget、msgsnd、msgrcv和msgctl四个接口。其使用方式man手册说明的比较清晰了，这里简单描述一下函数形式及功能。
msgget
#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);
主要功能是根据key值获取一个消息队列的ID。msgflag主要有两个值IPC_CREAT 和IPC_EXC，指的是需要新创建消息队列ID。
msgsnd、msgrcv
#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
msgsnd与msgrcv主要用于消息队列的发送与接收。这里需要注意的是发送的msgp一般定义为结构体，首个成员为long型，表示消息的类型。如此msgrcv通过指定msgtype来筛选出需要的消息。
msgctl
#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
msgctl是用来控制消息队列的，其中cmd指进行的操作，buf记录了消息队列的信息。cmd：
- IPC_STAT: 将msg相关的内核信息存储到buf指向的msqid_ds 结构体中。调用者需拥有阅读权限才可读取。
- IPC_SET:该命令用来设置消息队列的属性，要设置的属性存储在buf指向的msqid结构中；可设置属性包括：msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes，同时，也影响msg_ctime成员。
- IPC_RMID:删除msqid标识的消息队列
buf：
struct msqid_ds { struct ipc_perm msg_perm; /* Ownership and permissions */ time_t msg_stime; /* Time of last msgsnd(2) */ time_t msg_rtime; /* Time of last msgrcv(2) */ time_t msg_ctime; /* Time of last change */ unsigned long __msg_cbytes; /* Current number of bytes in
queue (nonstandard) */ msgqnum_t msg_qnum; /* Current number of messages
in queue */ msglen_t msg_qbytes; /* Maximum number of bytes
allowed in queue */ pid_t msg_lspid; /* PID of last msgsnd(2) */ pid_t msg_lrpid; /* PID of last msgrcv(2) */};如上信息可看到buf中存储了与消息队列相关的属性，设置cmd后，可通过buf拿到这些信息。
实例演示功能： 用消息队列实现server接client的数据，server可筛选显示指定消息类型的数据。
效果：server接收所有消息：
server 筛选消息类型为2的数据：
注：代码里可将消息类型封装成枚举，此demo作为演示不做过多封装。
总结消息队列在进程间通信的优势总结起来有以下几点：
- 缓存：数据较大的消息处理起来时间较长，此时将其写入消息队列更快，待系统空闲时再处理。提高系统任务执行效率。
- 送达：消息队列存储的消息，会一直保留在队列中直到消息被处理，且被取走后就会被队列释放。因此无论多少个进程在获取，每个消息仅会被处理一次。
- 排序：消息在队列中一直按照“先入先出”的顺序来执行。因此任务被处理的时序不会错乱。
- 异步：消息队列因为会缓存消息，且顺序处理不会丢失。因此多个进程可通过消息队列实现异步通信，互不阻塞。
client.cpp
/*
********************************************************************************
* Copyright (C) 2021, xiang.D <dx_65535@163.com>.
* All right reserved.
*
* File Name : client.cpp
* Author :
* Version : V1.0
* Description :
* Journal : 2021-03-19 init v1.0
* Brief : Blog address:
* Others :
********************************************************************************
*/
#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#include <iostream>#include <errno.h>#include <string.h>#include "common.h"
const char TEXT[2][50] = {"this is client1!", "this is client2!"};
int main(int argc, char *argv[]){ int msg_id, key, ret = 0; struct MsgFrame msg_buf = {0, {0}};
if (argc < 2) { PRINT_ERR("usage: %s [msgid] ", argv[0]); goto exit; }
if (strspn(argv[1], "0123456789") != strlen(argv[1])) { PRINT_ERR("Params invalid! "); goto exit; }
/* Obtain the standard key according to the file path */ key = ftok(MSGQ_FILE_PATH, MSGQ_ID); if (key < 0) { PRINT_ERR("ftok failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
msg_id = msgget(key, IPC_EXCL); if (msg_id < 0) { PRINT_ERR("msgget failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
do { memset(&msg_buf, 0x00, sizeof(msg_buf));#if 0 if (fgets(msg_buf.buffer, sizeof(msg_buf.buffer), stdin) == NULL) { PRINT_ERR("scanf failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit_msgid; }#else msg_buf.type = atoi(argv[1]); strncpy(msg_buf.buffer, TEXT[msg_buf.type - 1], strlen(TEXT[msg_buf.type-1]));#endif ret = msgsnd(msg_id, &msg_buf, sizeof(msg_buf.buffer), IPC_NOWAIT); if (ret < 0) { PRINT_ERR("msgnd failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit_msgid; } else { PRINT_INFO("[Send %ld %ld] %s ", msg_buf.type, strlen(msg_buf.buffer), msg_buf.buffer); } sleep(1); } while (strncmp(msg_buf.buffer, "end", msg_buf.type) != 0);
exit_msgid: ret = msgctl(msg_id, IPC_RMID, 0); if (ret < 0) { PRINT_ERR("msgctl failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); }exit: return 0;}
server.cpp
/*
********************************************************************************
* Copyright (C) 2021, xiang.D <dx_65535@163.com>.
* All right reserved.
*
* File Name : server.cpp
* Author :
* Version : V1.0
* Description :
* Journal : 2021-03-21 init v1.0
* Brief : Blog address:
* Others :
********************************************************************************
*/
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#include <iostream>#include <signal.h>#include <errno.h>#include <string.h>#include "common.h"
static int msg_id;
static void SignalHandler(int sig){ switch (sig) { case SIGSTOP: if (msg_id != 0) { msgctl(msg_id, IPC_RMID, 0); } break; default: break; }}
int main(int argc, char *argv[]){ int key, ret = 0; long msg_type = 0; struct MsgFrame msg_recv = {0, {0}};
signal(SIGSTOP, SignalHandler);
if (argc == 1) { msg_type = 0; } else if (argc == 2) { if (strspn(argv[1], "0123456789") != strlen(argv[1])) { PRINT_ERR("Params invalid! "); goto exit; } else { msg_type = atoi(argv[1]); //PRINT_INFO("Receive msg type is %ld ", msg_type); } } else { PRINT_ERR("Params invalid "); goto exit; }
key = ftok(MSGQ_FILE_PATH, MSGQ_ID); if (key < 0) { PRINT_ERR("ftok failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
msg_id = msgget(key, IPC_CREAT|0666); if (msg_id < 0) { PRINT_ERR("msgget failed! errno = %d(%s) ", errno, strerror(errno)); goto exit; }
do { memset(msg_recv.buffer, 0x00, MAX_SIZE); ret = msgrcv(msg_id,(void*)&msg_recv, MAX_SIZE, msg_type, 0); if (ret != -1) { PRINT_INFO("[Receive %ld %ld] %s ", msg_recv.type, strlen(msg_recv.buffer), msg_recv.buffer); } else { PRINT_ERR("msgrcv failed! "); } } while (1);
exit: PRINT_INFO("Exit from %s ", __func__); return 0;}
最后
用心感悟，认真记录，写好每一篇文章，分享每一框干货。愿每一篇文章不负自己，不负看客！
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