又到了IPC的時間了

今天要看的是msg queue

 

其實呢msg queue就如同他的名字一樣，是一個存放msg的queue

可以參考這裡：http://tldp.org/LDP/lpg/node27.html

基本上可以看做一個存在kernel中的list，然後每個list都會有一個特別的ID來辨識

有一點要特別注意的是，msgqueue建出來之後就會一直存在kernel中，就算建立它的process結束了也不會消失，除非把它移除或是重啟系統

 

那麼要如何建立一個msg queue呢

要使用msgget()這個API：

int msgget ( key_t key, int msgflg );

如果建立成功的話，就會回傳msgqueue的ID，失敗則回傳-1

參數部分嘛，第一個參數是key，前面提過每個msgqueue都是有一個特別的ID，是一個獨立的存在

這個key值就是系統用來辨認現在kernel中是否存在使用相同key值的msgqueue，當然是不能重複的

而這個key值可以用ftok()這個函式來取得，也可以用IPC_PRIVATE來保證一定會建出新的msgqueue

第二個參數是一個flag，主要有兩種：

1. IPC_CREAT

    大部分情況就是用這個，如果key值檢查沒問題，就會建出一個新的msgqueue，否則不會建立，然後如果msgqueue已經存在的話，並不會回傳失敗，會回傳已存在那個msgqueue的ID

2. IPC_EXCL

    比較少用到，要和IPC_CREAT一起使用，如果msqueueu已經存在的話會回傳失敗

 

再來看看怎麼傳資料到msgqueue裡面，主要要使用msgsnd()這個API：

int msgsnd ( int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, int msgflg );

成功回傳0，失敗回傳-1

第一個參數就是msgqueue的ID嘛，第二個就比較有趣了，就是要傳進去的struct

這是一個可以自己定義的struct，可以自己決定要存進去的資訊是什麼，比如說陣列或是數值之類的

例如說像這樣：

struct msgbuf {
    long mtype;         /* type of message */
    char mtext[1];      /* message text */
};

第一個mtype一定要是一個大於0的正數，也是個ㄧ定要存在的一個數值，其他內容就可以自訂了

但是它是有限定大小的，詳情可以到文件那邊看一看

第三個參數msgsz就是msgbuf的大小

最後一個也是個flag，可以設0表示什麼都不做

或是設成IPC_NOWAIT，表示如果queue的空間滿了，就會繼續執行下去；否則就會block在這邊直到可以寫資料進去為止

 

然後是接收，是用msgrcv()

int msgrcv ( int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, long mtype, int msgflg );

回傳值是寫進*msgp的bytes數

其他參數嘛，msgsz表示要接收的資料大小，注意這個大小是不包含mtype的，但msgsnd中的msgsz是有包含的

mtype的話是以下這個規則：

mtype == 0，回傳msgqueue中的第一個msg

mtype > 0，回傳msgqueue中msg type為mtype的第一個msg

mtype < 0，回傳msgqueue中msg type值小於或等於mtype絕對值的msg，如果有多個，則取type值最小的msg

最後msgflg一樣可以為0或是IPC_NOWAIT

如果msgflg為0，msgqueue中沒有msg可以讀取的時候，就會block在這裡直到有msg可以讀取為止

反之如果msflag為IPC_NOWAIT，就會出現ENOMSG的錯誤訊息，然後繼續執行下去

 

再來我們可以透過msgctl()來控制msgqueue：

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

成功回傳0，失敗回傳-1

關於msgid_ds可以看一下http://tldp.org/LDP/lpg/node32.html#SECTION00742230000000000000，他是帶有msgqueue資訊的一個struct

第一個參數明顯是ID，第二個cmd是要執行的操作，然後會依據cmd把結果或是取得的資訊存在buf中

cmd大概有三種：

1. IPC_STAT：獲取msgqueue的狀態和資訊並存到buf中

2. IPC_SET：設定msgqueue裡的ipc_perm內容，關於ipc_perm可以看一下 http://tldp.org/LDP/lpg/node33.html#SECTION00742240000000000000，當然要設定的數值就是從buf去拿了

3. IPC_RMID：從kernel中移除這個msgqueue

嗯... 實際上一些使用範例都在文件裡有提到，這邊就不多寫了

依照慣例提供一個簡易的範例，然後我之後再來做實驗XD

範例來自 https://songlee24.github.io/2015/04/21/linux-IPC/

  • msg_server.c

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    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>

// 用于创建一个唯一的key
#define MSG_FILE "/etc/passwd"

// 消息结构
struct msg_form {
	long mtype;
	char mtext[256];
};

int main()
{
	int msqid;
	key_t key;
	struct msg_form msg;
	
	// 获取key值
	if((key = ftok(MSG_FILE,'z')) < 0)
	{
		perror("ftok error");
		exit(1);
	}

	// 打印key值
	printf("Message Queue - Server key is: %d.\n", key);

	// 创建消息队列
	if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)
	{
		perror("msgget error");
		exit(1);
	}

	// 打印消息队列ID及进程ID
	printf("My msqid is: %d.\n", msqid);
	printf("My pid is: %d.\n", getpid());

	// 循环读取消息
	for(;;) 
	{
		msgrcv(msqid, &msg, 256, 888, 0);// 返回类型为888的第一个消息
		printf("Server: receive msg.mtext is: %s.\n", msg.mtext);
		printf("Server: receive msg.mtype is: %d.\n", msg.mtype);

		msg.mtype = 999; // 客户端接收的消息类型
		sprintf(msg.mtext, "hello, I'm server %d", getpid());
		msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
	}
	return 0;
}

  • msg_client.c

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    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>

// 用于创建一个唯一的key
#define MSG_FILE "/etc/passwd"

// 消息结构
struct msg_form {
	long mtype;
	char mtext[256];
};

int main()
{
	int msqid;
	key_t key;
	struct msg_form msg;

	// 获取key值
	if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z')) < 0) 
	{
		perror("ftok error");
		exit(1);
	}

	// 打印key值
	printf("Message Queue - Client key is: %d.\n", key);

	// 打开消息队列
	if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1) 
	{
		perror("msgget error");
		exit(1);
	}

	// 打印消息队列ID及进程ID
    printf("My msqid is: %d.\n", msqid);
	printf("My pid is: %d.\n", getpid());

	// 添加消息，类型为888
	msg.mtype = 888;
	sprintf(msg.mtext, "hello, I'm client %d", getpid());
	msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);

	// 读取类型为777的消息
	msgrcv(msqid, &msg, 256, 999, 0);
	printf("Client: receive msg.mtext is: %s.\n", msg.mtext);
	printf("Client: receive msg.mtype is: %d.\n", msg.mtype);
	return 0;
}

 

這個範例... 簡單說就是client傳過來然後server接收這樣

這種方法的好處嘛，我覺得就是可以自訂傳輸的型態和內容吧

相對於pipe(只能用於parent process)和FIFO(透過檔案的方式來傳輸，基本上內容就是char)

msgqueue可以自訂一些struct之類的型態去傳輸，在需要傳較複雜的資訊時會比較好用，可讀性也會相對高一點

 

好啦~ 下一篇應該會再介紹另外幾種方式：shared memory或是socket

期待下一篇~

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