鸿 网 互 联 www.68idc.cn

深入理解进程间通信之消息队列

来源:互联网 作者:佚名 时间:2015-07-26 19:25
消息队列是消息的链接表,包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息,被赋予读权限的进程则可以

消息队列是消息的链接表,包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息,被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。消息队列是随内核持续的。

IPC持续概念

随进程持续

IPC一直存在到打开IPC对象的最后一个进程关闭该对象为止。如管道和有名管道;

随内核持续

IPC一直持续到内核重新自举或者显示删除该对象为止。如消息队列、信号灯以及共享内存等;

随文件系统持续

IPC一直持续到显示删除该对象为止。

消息队列的基本概念

  系统V消息队列是随内核持续的,只有在内核重启或者显示删除一个消息队列时,该消息队列才会真正被删除。因此系统中记录消息队列的数据结构(struct ipc_ids msg_ids)位于内核中,系统中的所有消息队列都可以在结构msg_ids中找到访问入口。

  消息队列就是一个消息的链表。每个消息队列都有一个队列头,用结构struct msg_queue来描述。队列头中包含了该消息队列的大量信息,包括消息队列键值、用户ID、组ID、消息队列中消息数目等等,甚至记录了最近对消息队列读写进程的ID。读者可以访问这些信息,也可以设置其中的某些信息。

结构msg_queue用来描述消息队列头,存在于系统空间

 struct msg_queue {
    struct kern_ipc_perm q_perm;
    time_t q_stime;        /* last msgsnd time */
    time_t q_rtime;        /* last msgrcv time */
    time_t q_ctime;        /* last change time */
    unsigned long q_cbytes;    /* current number of bytes on queue */
    unsigned long q_qnum;      /* number of messages in queue */
    unsigned long q_qbytes;    /* max number of bytes on queue */
    pid_t q_lspid;          /* pid of last msgsnd */
    pid_t q_lrpid;          /* last receive pid */
    struct list_head q_messages;
    struct list_head q_receivers;
    struct list_head q_senders;
};

结构msqid_ds用来设置或返回消息队列的信息,存在于用户空间

struct msqid_ds {
    struct ipc_perm msg_perm;
    struct msg *msg_first;      /* first message on queue,unused  */
    struct msg *msg_last;      /* last message in queue,unused */
    __kernel_time_t msg_stime;  /* last msgsnd time */
    __kernel_time_t msg_rtime;  /* last msgrcv time */
    __kernel_time_t msg_ctime;  /* last change time */
    unsigned long  msg_lcbytes; /* Reuse junk fields for 32 bit */
    unsigned long  msg_lqbytes; /* ditto */
    unsigned short msg_cbytes;  /* current number of bytes on queue */
    unsigned short msg_qnum;    /* number of messages in queue */
    unsigned short msg_qbytes;  /* max number of bytes on queue */
    __kernel_ipc_pid_t msg_lspid;  /* pid of last msgsnd */
    __kernel_ipc_pid_t msg_lrpid;  /* last receive pid */
};

下图说明了内核与消息队列是怎样建立起联系的:

其中:struct ipc_ids msg_ids是内核中记录消息队列的全局数据结构;struct msg_queue是每个消息队列的队列头。

深入理解进程间通信之消息队列

从上图可以看出,全局数据结构 struct ipc_ids msg_ids 可以访问到每个消息队列头的第一个成员:struct kern_ipc_perm;而每个struct kern_ipc_perm能够与具体的消息队列对应起来是因为在该结构中,有一个key_t类型成员key,而key则唯一确定一个消息队列。 kern_ipc_perm结构如下:

struct kern_ipc_perm{  //内核中记录消息队列的全局数据结构msg_ids能够访问到该结构;
key_t  key;    //该键值则唯一对应一个消息队列
uid_t  uid;
gid_t  gid;
uid_t  cuid;
gid_t  cgid;
mode_t  mode;
unsigned long seq;
}

操作消息队列 消息队列操作类型

1、 打开或创建消息队列

  消息队列的内核持续性要求每个消息队列都在系统范围内对应唯一的键值,所以,要获得一个消息队列的描述字,只需提供该消息队列的键值即可;

  注:消息队列描述字是由在系统范围内唯一的键值生成的,而键值可以看作对应系统内的一条路经。

2、 读写操作

  消息读写操作非常简单,对开发人员来说,每个消息都类似如下的数据结构:

struct msgbuf{ long mtype; char mtext[1]; };

  mtype成员代表消息类型,从消息队列中读取消息的一个重要依据就是消息的类型;mtext是消息内容,当然长度不一定为1。因此,对于发送消息来说, 首先预置一个msgbuf缓冲区并写入消息类型和内容,调用相应的发送函数即可;对读取消息来说,首先分配这样一个msgbuf缓冲区,然后把消息读入该缓冲区即可。

3、 获得或设置消息队列属性:

  消息队列的信息基本上都保存在消息队列头中,因此,可以分配一个类似于消息队列头的结构,来返回消息队列的属性;同样可以设置该数据结构。

 

深入理解进程间通信之消息队列

 

消息对列API

1.文件名到键值

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> key_t ftok (char*pathname, char proj);

它返回与路径pathname相对应的一个键值。该函数不直接对消息队列操作,但在调用ipc(MSGGET,…)或msgget()来获得消息队列描述字前,往往要调用该函数。典型的调用代码是:

key=ftok(path_ptr, ); ipc_id=ipc(MSGGET, (int)key, flags,0,NULL,0); …

 

2. Linux为操作系统V进程间通信的三种方式(消息队列、信号灯、共享内存区)提供了一个统一的用户界面:

int ipc(unsigned int call, int first, int second, int third, void * ptr, long fifth);

网友评论
<