Linux消息队列与信号量

Linux消息队列与信号量

一、消息队列

概念：消息队列是由内核负责维护管理的链式数据队列，不是根据先后顺序出队，而是根据消息类型进行收发数据

int msgget(key_t key, int msgflg);

功能：创建\获取消息队列
        key：IPC键值
        msgflg：
            IPC_CREAT  消息队列已存在则获取，否则创建
            IPC_EXCL   消息队列已存在则返回错误
注意：如果创建需要提供权限
返回值：IPC标识符，失败-1
    
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
    功能：向消息队列发送消息包
    msqid：IPC标识符
    msgp：要发送的消息包的首地址
        struct msgbuf {
           long mtype;      //  消息类型
           char mtext[n];   //  数据,不一定是字符串，可以是任意数据类型
       };
    msgsz：数据的字节数，不包含消息类型，例如上面数据变成结构体时，传参为：sizeof（struct）- sizeof（long）
    msgflg：
        阻塞发送一般给0
        IPC_NOWAIT 当消息队列满，不等待立即返回

    ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
    功能：从消息队列中接收对应消息包的数据
    msqid：IPC标识符
    msgp：存储消息包的内存首地址
    msgsz：存储数据的内存字节数(尽量大些)
    msgtyp：消息类型(按照类型获取，不按照顺序)
        >0 读取消息类型=msgtyp的消息
        =0 读取消息队列中第一条消息
        <0 读取消息类型小于abs(msgtyp)的消息，如果有多个则读值最小的
    msgflg
        IPC_NOWAIT 消息队列都不符合时不阻塞，立即返回
        MSG_EXCEPT 如果msgtyp>0，则读取第一条不等于msgtyp的消息
        MSG_NOERROR 如果不包含此标志，如果实际发送过来的数据字节数>接收的字节数，则返回失败，如果包含此标志，那么就只读取接收的字节数，一定会成功
    返回值：成功读取到数据的字节数

int msgctl(int msqid,int cmd,struct msqid_ds *buf);
功能：获取\修改消息队列的属性、删除队列
msqid：IPC标识符
cmd：
    IPC_STAT   获取消息队列属性 buf输出型参数
    IPC_SET    设置消息队列属性 buf输入型参数
    IPC_RMID   删除消息队列     NULL
buf

编程模型：

二、信号量

概念：由内核管理的一个"全局变量"，用于记录共享资源的数量，限制进程对共享资源的访问使用

信号量是一种数据操作锁，本身是不具备数据交互功能，而是通过控制其他的通信资源从而配合实现进程间通信
1、如果信号量的值大于0，说明可以使用资源，使用时需要信号量-1，然后再使用
2、如果信号量的值等于0，说明没有资源可使用，此时进程进入休眠，直到信号量的值大于0，进程会被唤醒，执行步骤1
3、当资源使用完毕，把信号量的值+1，正在休眠的进程就会被唤醒

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
功能：创建\获取信号量
key:IPC键值
nsems：信号量的数量 一般写1
semflg：IPC_CREAT  信号量已存在则获取，否则创建
        IPC_EXCL   信号量已存在则返回错误
        注意：如果创建需要提供权限
返回值：IPC标识符 失败-1

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
功能：删除、控制信号量
semid：IPC标识符
semnum：要操作的第几个信号量，从0开始，下标
cmd：
    IPC_STAT   获取信号量属性 buf输出型参数
    IPC_SET    设置信号量属性 buf输入型参数
    IPC_RMID   删除信号量     NULL
    SETVAL     设置某个信号量的值
    SETALL     设置所有信号量的值
    GETVAL      获取某个信号量的值
    GETALL      获取所有信号量的值
    GETNCNT     获取等待拿资源的进程数量

int semop(int semid,struct sembuf *sops,size_t nsops);
功能：对信号量进行加减操作
semid：IPC标识符
sembuf{
    unsigned short sem_num;  // 信号量的下标
    short          sem_op;   //
            1 信号量+1
            -1 信号量-1 如果不能减，则默认阻塞
    short          sem_flg;  //
            IPC_NOWAIT 不阻塞
            SEM_UNDO 如果进程终止没有手动还资源，系统会自动还
nsops:结构体个数，第二个参数可以是结构体数组                
}