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

來源:互聯網
上載者:User

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》


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