linux进程间消息队列如何实现定时阻塞

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月光倾城美 2024-09-24 14:23:48

Linux消息队列之原理实现篇

Linux的消息队列(queue)实质上是一个链表, 它有消息队列标识符(queue ID). msgget创建一个新队列或打开一个存在的队列; msgsnd向队列末端添加一条新消息; msgrcv从队列中取消息, 取消息是不一定遵循先进先出的, 也可以按消息的类型字段取消息.

1. 标识符(des)和键(key):

消息队列, 信号量和共享存储段, 都属于内核中的IPC结构, 它们都用标识符来描述. 这个标识符是一个非负整数, 与文件描述符不同的是, 创建时并不会重复利用通过删除回收的整数, 而是每次+1, 直到整数最大值回转到0.

标识符是IPC对象的内部名, 而它的外部名则是key(键), 它的基本类型是key_t, 在头文件<sys/types.h>中定义为长整型. 键由内核变换成标识符.

2. 消息队列状态msqid_ds:

每个消息队列都有一个msqid_ds结构与其关联:

linux进程间消息队列如何实现定时阻塞_面试

struct msqid_ds 
  
 ...{ 
  
     struct ipc_perm msg_perm; /**//* access */ 
  
      msgqnum_t        msg_qnum; /**//* # of messages on queue */ 
  
      msglen_t            msg_qbytes; /**//* max # of bytes on queue */ 
  
      pid_t                  msg_lspid;  /**//* pid of last msgsnd() */ 
  
      pid_t                  msg_lrpid;  /**//* pid of last msgrcv() */ 
  
      time_t                msg_stime; /**//* last-msgsnd() time */ 
  
      time_t                msg_rtime; /**//* last-msgrcv() time */ 
  
      time_t                msg_ctime; /**//* last-change time */ 
  
      ... 
  
      ... 
  
      ... 
  
 };

3. 由路径名和项目ID产生一个key:

如果客户进程和服务器进程认同一个路径名和项目ID(0~255间的字符值), 接着调用ftok将这两个值变换为一个key.

原型: key_t ftok(const char *path, int id);
头文件: <sys/ipc.h>
返回值: 成功则返回key, 出错则返回(key_t)-1.
参数: path参数必须引用一个现存文件. 当产生key时只使用id参数的低8位.

按给定的路径名取得其stat结构.
从该结构中取出部分st_dev和st_ino字段, 与项目ID组合起来.

4. 创建/打开消息队列:

msgget可以创建一个新队列或打开一个存在的队列.

原型: int msgget(key_t key, int flag);
头文件: <sys/msg.h>
返回值: 成功则返回消息队列ID, 出错则返回-1.

key: 消息队列的key值.
flag: 标志位.

key是IPC_PRIVATE.
key当前未与特定类型的IPC结构相结合, 并且flag中指定了IPC_CREAT位.
ipc_perm中的mode成员按flag进行设置.
msg_qnum, msg_lspid, msg_lrpid, msg_stime和msg_rtime都设置为0.
msg_ctime设置为当前时间.
msg_qbytes设置为系统限制值.

5. 消息队列的垃圾桶函数:

msgctl类似于驱动程序中的ioctl函数, 可对消息队列执行多种操作.

原型: int msgctl(int msqid, int cmd, struct msgqid_ds *buf);
头文件: <sys/msg.h>
返回值: 成功则返回0, 出错则返回-1.

IPC_STAT: 取此队列的msqid_ds结构, 并将它存放在buf指向的结构中.

有效用户ID等于msg_perm.cuid或msg_per.uid.
具有超级用户特权的进程.

IPC_RMID: 从系统中删除该消息队列以及仍在该队列中的所有数据. 执行权限同上.

6. 将数据放到消息队列:

调用msgsnd将数据放到消息队列中.

原型: int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t nbytes, int flag);
头文件: <sys/msg.h>
返回值: 成功则返回0, 出错则返回-1.
说明: 可以定义一个消息结构, 结构中带类型, 这样就可用非先进先出顺序取消息了. 当msgsnd成功返回, 与消息队列相关的msqid_ds结构得到更新, 以标明发出该调用的进程ID(msg_lsqid), 进行该调用的时间(msg_stime), 并指示队列中增加了一条消息(msg_qnum).

7. 从消息队列中取消息:

调用msgrcv将从消息队列中取消息.