linux網路編程之System V 訊息佇列（二）：訊息佇列實現回射客戶/伺服器和 msgsnd、msgrcv 函數

一、msgsnd 和 msgrcv 函數

  #include <sys/types.h>
  #include <sys/ipc.h>
  #include <sys/msg.h>

功能：把一條訊息添加到訊息佇列中
原型 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
參數
msgid: 由msgget函數返回的訊息佇列標識碼
msgp:是一個指標，指標指向準備發送的訊息結構體
msgsz:是msgp指向的訊息長度，這個長度不含儲存訊息類型的那個long int長整型
msgflg:控制著當前訊息佇列滿或到達系統上限時將要發生的事情
傳回值：成功返回0；失敗返回-1

msgflg=IPC_NOWAIT表示隊列滿不等待，返回EAGAIN錯誤。為0表示阻塞等待
訊息結構在兩方面受到制約。首先，它的具體資料必須小於系統規定的上限值MSGMAX；其次，它必須以一個long int長整數開始，接收者函數將利用這個長整數確定訊息的類型。

訊息結構參考形式如下：
struct msgbuf {
long  mtype;
char mtext[1];
};

The  mtext  field  is an array (or other structure) whose size is specified by msgsz, a nonnegative integer value.Messages of zero length (i.e., no mtext field) are permitted. 

即mtex 這塊地區可以是個數組或者結構體，大小由參數msgsz 指明。

功能：是從一個訊息佇列接收訊息
原型 ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
參數
msgid: 由msgget函數返回的訊息佇列標識碼
msgp:是一個指標，指標指向準備接收的訊息結構體
msgsz:是msgp指向的訊息長度，這個長度不含儲存訊息類型的那個long int長整型
msgtype:它可以實現接收優先順序的簡單形式
msgflg:控制著隊列中沒有相應類型的訊息可供接收時將要發生的事
傳回值：成功返回實際放到接收緩衝區裡去的字元個數，失敗返回-1

msgtype=0返回隊列第一條資訊
msgtype>0返回隊列第一條類型等於msgtype的訊息　
msgtype<0返回隊列第一條類型小於等於msgtype絕對值的訊息，並且是滿足條件的訊息類型最小的訊息
msgflg=IPC_NOWAIT，隊列沒有可讀訊息不等待，返回ENOMSG錯誤。
msgflg=MSG_NOERROR，訊息大小超過msgsz時被截斷
msgtype>0且msgflg=MSG_EXCEPT，接收類型不等於msgtype的第一條訊息。

二、訊息佇列實現回射客戶/伺服器

在前面的系列文章中，我們都是使用socket 通訊端來實現回射客戶/伺服器程式，現在嘗試使用訊息佇列來實現，主要就是利用上面介紹的兩個函數msgsnd，msgrcv 。

對於伺服器端來說，接收到一個訊息結構體的類型如果為1，表示是客戶請求，而mtex 欄位的前4個位元組存放著不同進程的pid ，後續位元組才是真正的資料，伺服器回射用戶端時，將pid 作為類型，mtex 為實際資料，用戶端只接收對應類型的資料，故可以區分不同用戶端。

程式如下：

echoser.c

 C++ Code 

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#include<stdlib.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<errno.h> #include<string.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while(0) #define MSGMAX 8192 struct msgbuf {     long mtype;     char mtext[MSGMAX]; }; void echo_ser(int msgid) {     struct msgbuf msg;     memset(&msg, 0, sizeof(msg));     int nrcv = 0;     while (1)     {         if ((nrcv = msgrcv(msgid, &msg, MSGMAX, 1, 0)) < 0);         int pid = *((int *)msg.mtext);         fputs(msg.mtext + 4, stdout);         msg.mtype = pid;         msgsnd(msgid, &msg, nrcv, 0);         memset(&msg, 0, sizeof(msg));     } } int main(int argc, char *argv[]) {     int msgid;     msgid = msgget(1234, IPC_CREAT | 0666);     if (msgid == -1)         ERR_EXIT("msgget");     echo_ser(msgid);     return 0; }

echocli.c

 C++ Code 

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#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<errno.h> #include<string.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while(0) #define MSGMAX 8192 struct msgbuf {     long mtype;     char mtext[MSGMAX]; }; void echo_cli(int msgid) {     int nrcv;     int pid = getpid();     struct msgbuf msg;     memset(&msg, 0, sizeof(msg));     msg.mtype = 1;     *((int *)msg.mtext) = pid;     while (fgets(msg.mtext + 4, MSGMAX, stdin) != NULL)     {         if (msgsnd(msgid, &msg, 4 + strlen(msg.mtext + 4), IPC_NOWAIT) < 0)             ERR_EXIT("msgsnd");         memset(msg.mtext + 4, 0, MSGMAX - 4);         if ((nrcv = msgrcv(msgid, &msg, MSGMAX, pid, 0)) < 0)             ERR_EXIT("msgsnd");         fputs(msg.mtext + 4, stdout);         memset(msg.mtext + 4, 0, MSGMAX - 4);     } } int main(int argc, char *argv[]) {     int msgid;     msgid = msgget(1234, 0);     if (msgid == -1)         ERR_EXIT("msgget");     echo_cli(msgid);     return 0; }

程式邏輯不複雜，就不多說了，編譯運行伺服器端，再開兩個用戶端，可以看到正常回射輸出。

但上述程式是存在死結的風險的，當開了多個用戶端，將隊列寫滿了，此時伺服器端想要寫入就會阻塞，而因為用戶端一旦發送了資料就阻塞等待伺服器端回射，故不會去讀取隊列，即隊列的訊息不會減少，此時就會形成死結，即使伺服器端是非阻塞地寫入，此時會返回EAGAIN 的錯誤，程式邏輯來說我們也會使其不斷地嘗試去寫入，而不是粗暴地將其退出進程，這樣還是會死結。

對此問題可以多開幾個私人的隊列進行服務，如下：

即某個用戶端先建立一個私人訊息佇列，然後將私人訊息佇列標識符和具體資料發到共用的隊列，伺服器fork 出一個子進程，此時根據私人隊列標識符就可以將資料回射到這個隊列，這個用戶端就可以從私人隊列讀取到回射的資料。

參考：

《UNP》