【Linux計劃】XSI IPC

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三種IPC這就是所謂的XSI IPC，每間：

• 訊息佇列
• 訊號量
• 共用儲存空間

以下分別介紹三種IPC的使用方法。
1、訊息佇列訊息佇列是訊息的連結資料表，具有例如以下函數介面：

• msgget：建立一個新隊列或開啟一個現存的隊列。
• msgsnd：將訊息加入到隊列尾端。
• msgrcv：從隊列中取訊息。

我們能夠自行定義一個表示訊息的結構體，它由類型欄位和實際資料群組成：

struct mest_t {    long type;          // 訊息類型    char text[512];     // 訊息內容};

有了訊息類型。當我們用msgrcv函數取訊息時，就不一定要以先進先出的順序，而是能夠依據訊息類型取訊息了。以下是一段簡單的測試代碼：

#include <stdio.h>#include <sys/msg.h>#include <sys/types.h>#include <string.h>#include <errno.h> struct mest_t {    long type;    char text[512];}; int main(void){    pid_t pid;    int mq_id;    struct mest_t msg;     /* IPC_PRIVATE用於建立一個新隊列     * 設定了IPC_EXCL而且設定了IPC_CREAT。當檔案存在時返回錯誤     */    mq_id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | IPC_EXCL);    if (mq_id == EEXIST)        return -1;  /* 返回EEXIST表示IPC已存在 */     if ((pid = fork()) < 0)        return -1;    else if (pid == 0)    {        /* 子進程 */        msg.type = 123;                     /* 訊息類型 */        strcpy(msg.text, "Hello world!");   /* 訊息內容 */         /* 非堵塞方式將訊息放入訊息佇列         * 隊列已滿則返回EAGAIN         */        while (msgsnd(mq_id, (long *)&msg, 512, IPC_NOWAIT) == EAGAIN)            sleep(1);    }    else    {        /* 非堵塞方式從隊列中取訊息         * 假設沒有指定類型的訊息。函數返回-1，errno設定為ENOMSG         */        while (msgrcv(mq_id, (long *)&msg, 512, 123, IPC_NOWAIT) == -1)        {            if (errno == ENOMSG)            {                printf("There is no this type message!\n");                sleep(1);            }        }         printf("%s\n", msg.text);    }      return 0;}

當父進程須要取的訊息類型和子進程發送的訊息類型同樣時。執行結果例如以下：

父進程可以非常快接收到子進程發送到訊息佇列中的訊息。

可是改動msgrcv的訊息類型參數後，執行結果例如以下：

父進程得不到想要的訊息，一直列印錯誤資訊。
2、訊號量訊號量是一個計數器。用於多進程對共用資料對象的訪問。步驟例如以下：

• 測試控制該資源的訊號量。
• 若此訊號量的值為正。則進程能夠使用該資源。進程將訊號量值減1，表示它使用了一個資源單位。
• 若此訊號量的值為0。則進程進入休眠狀態，直至訊號量大於0。進程被喚醒後。它返回至第一步。

當進程不再使用由一個訊號量控制的共用資源時，該訊號量值增1。假設有進程正在休眠等待此訊號量，則喚醒它們。
3、共用儲存共用儲存同意多個進程共用一塊給定的儲存區。是最快的一種IPC。測試代碼例如以下：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <sys/shm.h> #define SHM_SIZE 100#define SHM_MODE (SHM_W | SHM_R |  IPC_CREAT) int main(){    int shmid;    char *shmptr;    pid_t pid;     /* 獲得共用儲存標識符 */    if ((shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SHM_SIZE, SHM_MODE)) < 0)        return -1;     if ((pid = fork()) < 0)        return -1;    else if (pid == 0)    {        shmptr = shmat(shmid, 0, 0);    /* 參數2為0表示由核心分配共用空間 */        printf("Child attached shared memory is : %lx\n", (unsigned long)shmptr);        shmdt(shmptr);                  /* 使進程脫離該共用空間 */    }    else    {        waitpid(pid, NULL, 0);         shmptr = shmat(shmid, 0, 0);        printf("Parent attached shared memory is : %lx\n", (unsigned long)shmptr);        shmdt(shmptr);         shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);  /* 刪除該共用儲存段 */    }     return 0;}

執行結果：

從上面的實驗結果能夠看出，父、子進程共用了同一個儲存段。

有一點須要注意，shmdt函數僅僅是讓進程脫離該共用儲存段，但該儲存段依舊存在而且shmid依舊有效。它是與shmat相相應的。而還有一個函數shmctl使用IPC_RMID參數時才是真正刪除該共用段。
共用儲存段和儲存映射I/O中的mmap函數很相似，它們之間的差別是：mmap映射的儲存段是與檔案相關聯的，XSI共用儲存段則並無這樣的關聯。
參考：《unix編程環境》 P415-P432.

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