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[操作系统]System V IPC


一.概述                                                   

System V三种IPC:消息队列,信号量,共享内存。这三种IPC最先出现在AT&T System v UNIX上面,并遵循XSI标准,有时候也被称为XSI IPC。

本文先探讨消息队列:

1.消息队列允许进程以消息的形式交换数据。读写都是针对整条消息,不能读写消息的一部分,不像管道那样可以以流的形式读写任意字节。

2.消息队列除了包含数据外,还有一个整数来表示该消息的类型。读取消息的时候即可以按照先进先出方式读取,也可以按照消息类型来读取。

二.函数接口                                            

1.创建一个消息队列

1 #include <sys/msg.h>2 3 int msgget(key_t key, int msgflg);

key:是一个整数,该函数会将key转换成一个IPC标识符。key有3种方法定义:1.手动随意指定一个整数。2.把IPC_PRIVATE当作key传入,系统会自动生成。3.用fotk()函数。

msgflg:指定该消息的权限,跟文件的权限控制类似。

2.发送消息

1 #include <sys/msg.h>2 3 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

msqid:用msget()获取的id。

mgsp:存储消息的结构指针,下面的mtype就是自定义的消息类型,mtext是消息数据。

1 struct msgbuf {2        long mtype;    /* message type, must be > 0 */3        char mtext[1];  /* message data */4      };

msgsz:消息的大小,对应上面msgbuf里面的mtext。

msgflg:控制消息发送时异常状况,如消息队列满。

3.接收消息

1 #include <sys/msg.h>2 3 ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

msqid:用msget()获取的id,或者已知的消息ID。

msgp,msgsz:同msgsnd()。

msgtyp:接收消息的类型,即msgbuf里面的mtype。但还有别的用法:

                如果为0,就获取队列中第一个可用消息。

                大于0,获取相同类型消息的第一个,即mtype。

                小于0,获取等于或小于mtype的绝对值第一个消息。等会我们一一做实验。

msgflg:同msgsnd()。

4.消息控制

1 #include <sys/msg.h>2 3 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

cmd:有3个选项,IPC_STAT,IPC_SET,IPC_RMID。前2个是获取和设置msgid对应的消息结构体,最后一个是删除消息。

三.简单的例子                                        

1.创建消息队列

 1 /** 2  * @file msg_create.c 3 */ 4  5 #include <stdio.h> 6 #include <stdlib.h> 7 #include <string.h> 8 #include <sys/msg.h> 9 10 void err_exit(const char *err_msg)11 {12   printf("%s error\n", err_msg);13   exit(1);14 }15 16 int main(void)17 {18   int msg_id = msgget(IPC_PRIVATE, 0666 | IPC_CREAT);19   if (msg_id == -1)20     err_exit("msgget()");21 22   printf("create msg_id:%d\n", msg_id);23 24   return 0;25 }

2.发送消息

 1 /** 2  * @file msg_send.c 3 */ 4  5 #include <stdio.h> 6 #include <stdlib.h> 7 #include <string.h> 8 #include <sys/msg.h> 9 10 #define MAX_BUFFER 102411 12 typedef struct13 {14   long msg_type;15   char msg_text[MAX_BUFFER];16 } msg_t;17 18 void err_exit(const char *err_msg)19 {20   printf("%s error\n", err_msg);21   exit(1);22 }23 24 int main(int argc, char *argv[])25 {26   if (argc < 4)27   {28     printf("usage: %s msg_id msg_type msg_text\n", argv[0]);29     exit(1);30   }31 32   int msg_id = atoi(argv[1]);33   msg_t send_msg;34   char *text = argv[3];35   int text_len = strlen(text);36 37   send_msg.msg_type = atoi(argv[2]);38   memcpy((void *)send_msg.msg_text, text, text_len);39 40   if (msgsnd(msg_id, &send_msg, text_len, 0) == -1)41     err_exit("msgsnd()");42 43   return 0;44 }

3.接收消息

 1 /** 2  * @file msg_recv.c 3 */ 4  5 #include <stdio.h> 6 #include <stdlib.h> 7 #include <string.h> 8 #include <sys/msg.h> 9 10 #define MAX_BUFFER 102411 12 typedef struct13 {14   long msg_type;15   char msg_text[MAX_BUFFER];16 } msg_t;17 18 void err_exit(const char *err_msg)19 {20   printf("%s error\n", err_msg);21   exit(1);22 }23 24 int main(int argc, const char *argv[])25 {26   if (argc < 3)27   {28     printf("usage: %s msg_id msg_type\n", argv[0]);29     exit(1);30   }31 32   int msg_id = atoi(argv[1]);33   msg_t recv_msg;34   long msg_type = atoi(argv[2]);35 36   if (msgrcv(msg_id, &recv_msg, MAX_BUFFER, msg_type, 0) == -1)37     err_exit("msgrcv()");38 39   printf("receive:%s\n", recv_msg.msg_text);40 41   //if (msgctl(msg_id, IPC_RMID, 0) == -1)42   //  err_exit("msgctl()");43 44   return 0;45 }

 

四.实验                                                   

1.创建消息,编译执行msg_create.c,用ipcs -q查看消息:

可以看到:msqid就是用IPC_PRIVATE当作key传入,系统会自动生成的,msqid=262144等会接收消息要用。perms是我们代码设置的权限,此时的消息字节和消息数都是0。

2.发送消息,编译执行msg_send.c,并发消息,用ipcs -q查看消息:

 

上面./mes_send后面依次是:刚刚创建的消息队列id,消息类型,消息数据。

接下来,我们再继续发送1条1类型消息,2条2类型消息,2条3类型消息,等会接收消息做实验。

现在我们有6条消息了。

3.接收消息,编译msg_recv.c。我们主要来实验msgrcv()里面的msg_type参数。即该文件的第36行代码。

3.1:当msg_type等于0时,获取队列中第一个可用消息。

可以看到,1234就是我刚刚第一次发送到该队列的消息。

3.2:当msg_type大于0,获取具有相同类型的第一个消息:

上面我们获取的是3类型的消息,接收的刚好是第一次发送3号消息的haha。

3.3:当msg_type小于0,获取等于或小于msg_type绝对值的第一个消息:

上面,-3的绝对值是3,而队列中存在最先放进去的消息是1号消息22222(本来是1号的1234,刚刚我们做实验时读取走了,所以剩下它第一)。1小于3,所以1号消息被读取。

4.消息队列的删除,msg_recv.c里面第41行代码,如果放开后编译执行,收到一条消息后整个队列全部删除。