IPC:system V消息队列

2023-05-16

ftok函数

ftok - convert a pathname and a project identifier to a System V IPC key
SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>

       key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

DESCRIPTION
       The  ftok()  function  uses  the identity of the file named by the given pathname
       (which must refer to an existing, accessible file) and the  least  significant  8
       bits  of  proj_id  (which  must be nonzero) to generate a key_t type System V IPC
       key, suitable for use with msgget(2), semget(2), or shmget(2).

       The resulting value is the same for all pathnames that name the same  file,  when
       the  same  value of proj_id is used.  The value returned should be different when
       the (simultaneously existing) files or the project IDs differ.

RETURN VALUE
       On success, the generated key_t value is returned.  On failure  -1  is  returned,
       with errno indicating the error as for the stat(2) system call.

ATTRIBUTES
       For an explanation of the terms used in this section, see attributes(7).

测试一：生成一个键值：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <linux/limits.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ipc.h>

#define DEBUG_INFO(format, ...) printf("%s:%d -- " format "\n", __func__, __LINE__,##__VA_ARGS__)
using namespace std;

struct mymsg{
    long mtype;
    int len;
    int frame_size;
    int frame_index;
    int frame_count;
    int offset;
    int length;
    char buf[PIPE_BUF];
    uint32_t crc;
};

int main(int argc, char **argv)
{
    system("mkdir /home/lkmao/test/msg/ -p");
    key_t key = ftok("/home/lkmao/test/msg/",'a');
    if(key == -1){
        perror("ftok");
        exit(-1);
    }
    DEBUG_INFO("%d %x",key,key);
    system("ls -lsh /home/lkmao/test/msg/");
    DEBUG_INFO("msg queue test");
    return 0;
}

测试结果：

main:36 -- 1627471003 61013c9b
总用量 0
main:38 -- msg queue test

msgget()函数

NAME
       msgget - get a System V message queue identifier

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

       int msgget(key_t key, int msgflg);

msgsnd()函数和msgrcv

NAME
       msgrcv, msgsnd - System V message queue operations

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

       int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

       ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,
                      int msgflg);

测试二，子进程发消息，父进程接收消息

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <linux/limits.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

#define DEBUG_INFO(format, ...) printf("%s:%d -- " format "\n", __func__, __LINE__,##__VA_ARGS__)
using namespace std;

struct mymsg{
    long mtype;
    int len;
    int frame_size;
    int frame_index;
    int frame_count;
    int offset;
    int length;
    char buf[PIPE_BUF];
    uint32_t crc;
};

int main(int argc, char **argv)
{
    system("rm -rf /home/lkmao/test/msg/");
    system("mkdir /home/lkmao/test/msg/ -p");
    key_t key = ftok("/home/lkmao/test/msg/",'a');
    if(key == -1){
        perror("ftok");
        exit(-1);
    }
    DEBUG_INFO("key %d %x",key,key);
    system("ls -lsah /home/lkmao/test/msg/");

    //msgget(key,IPC_CREAT | IPC_EXCL);//不存在则创建，IPC_CREAT加IPC_EXCL以后表表示存在则报错
    //int msg_id = msgget(key,IPC_CREAT);//大于0的32位整数：视参数msgflg来确定操作。通常要求此值来源于ftok返回的IPC键值
    int msg_id = msgget(IPC_PRIVATE,IPC_CREAT | 0666);//0(IPC_PRIVATE)：会建立新的消息队列
    if(msg_id == -1){
        perror("msgget");
        exit(-1);
    }
    DEBUG_INFO("msg_id = %d %x",msg_id,msg_id);
    system("ls -lsh /home/lkmao/test/msg/");

    pid_t pid = fork();
    if(pid == -1){
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    if(pid == 0){
        struct mymsg *pmsg = (struct mymsg*)malloc(sizeof(struct mymsg));
        pmsg->mtype = 0x1001;
        pmsg->crc = 0x2001;
        //msgsnd(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),IPC_NOWAIT); //不阻塞
        int ret = msgsnd(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),0);//阻塞
        if(ret == -1){
            perror("msgsnd");
            free(pmsg);
            exit(-1);
        }
        DEBUG_INFO("ret = %d",ret);
        sleep(1);
        free(pmsg);
    }
    if(pid > 0){
        sleep(2);
        struct mymsg *pmsg = (struct mymsg*)malloc(sizeof(struct mymsg));
        //pmsg->mtype = 0x1001;
        //int ret = msgrcv(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),0x1001,0);
        int ret = msgrcv(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),0,0);
        if(ret == -1){
            perror("msgrcv");
            free(pmsg);
            exit(-1);
        }
        DEBUG_INFO("msgrcv:%x,%x,",pmsg->mtype,pmsg->crc);
        free(pmsg);
    }

    DEBUG_INFO("msg queue test finish");
    return 0;
}

测试结果：

main:38 -- key 1627471003 61013c9b
总用量 8.0K
4.0K drwxrwxr-x  2 lkmao lkmao 4.0K 5月   8 15:37 .
4.0K drwxrwxr-x 12 lkmao lkmao 4.0K 5月   8 15:37 ..
main:48 -- msg_id = 196614 30006
总用量 0
main:66 -- ret = 0
main:83 -- msg queue test
main:78 -- msgrcv:1001,2001,
main:83 -- msg queue test

msgctl函数

NAME
       msgctl - System V message control operations

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

       int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

msqid_ds结构体：

            struct msqid_ds {
               struct ipc_perm msg_perm;     /* Ownership and permissions */
               time_t          msg_stime;    /* Time of last msgsnd(2) */
               time_t          msg_rtime;    /* Time of last msgrcv(2) */
               time_t          msg_ctime;    /* Time of last change */
               unsigned long   __msg_cbytes; /* Current number of bytes in
                                                queue (nonstandard) */
               msgqnum_t       msg_qnum;     /* Current number of messages
                                                in queue */
               msglen_t        msg_qbytes;   /* Maximum number of bytes
                                                allowed in queue */
               pid_t           msg_lspid;    /* PID of last msgsnd(2) */
               pid_t           msg_lrpid;    /* PID of last msgrcv(2) */
           };

struct ipc_perm

            struct ipc_perm {
               key_t          __key;       /* Key supplied to msgget(2) */
               uid_t          uid;         /* Effective UID of owner */
               gid_t          gid;         /* Effective GID of owner */
               uid_t          cuid;        /* Effective UID of creator */
               gid_t          cgid;        /* Effective GID of creator */
               unsigned short mode;        /* Permissions */
               unsigned short __seq;       /* Sequence number */
           };

测试代码：获取msgget之后、msgsnd之后、msgrcv之后的消息的属性。

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <linux/limits.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

#define DEBUG_INFO(format, ...) printf("%s:%d -- " format "\n", __func__, __LINE__,##__VA_ARGS__)
using namespace std;

struct mymsg{
    long mtype;
    int len;
    int frame_size;
    int frame_index;
    int frame_count;
    int offset;
    int length;
    char buf[PIPE_BUF];
    uint32_t crc;
};

void show_msg_queue_attr(int msg_id,struct msqid_ds *pmsg_info){
    int ret = -1;
    struct msqid_ds msg_info;
    ret = msgctl(msg_id,IPC_STAT,&msg_info);
    if(ret == -1){
        perror("msgctl IPC_STAT");
        exit(-1);
    }
    
    DEBUG_INFO("%ld",msg_info.msg_cbytes);
    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_qnum);

    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_qbytes);
    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_lspid);
    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_lrpid);

    DEBUG_INFO("%s",ctime(&msg_info.msg_stime));
    DEBUG_INFO("%s",ctime(&msg_info.msg_rtime));
    DEBUG_INFO("%s",ctime(&msg_info.msg_ctime));

    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_perm.uid);
     DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_perm.gid);
     if(pmsg_info != NULL){
        memcpy(pmsg_info,&msg_info,sizeof(msg_info));
     }

}

int main(int argc, char **argv)
{
    system("rm -rf /home/lkmao/test/msg/");
    system("mkdir /home/lkmao/test/msg/ -p");
    key_t key = ftok("/home/lkmao/test/msg/",'a');
    if(key == -1){
        perror("ftok");
        exit(-1);
    }
    DEBUG_INFO("key %d %x",key,key);
    system("ls -lsah /home/lkmao/test/msg/");

    //msgget(key,IPC_CREAT | IPC_EXCL);//不存在则创建，IPC_CREAT加IPC_EXCL以后表表示存在则报错
    //int msg_id = msgget(key,IPC_CREAT);//大于0的32位整数：视参数msgflg来确定操作。通常要求此值来源于ftok返回的IPC键值
    int msg_id = msgget(IPC_PRIVATE,IPC_CREAT | 0666);//0(IPC_PRIVATE)：会建立新的消息队列
    if(msg_id == -1){
        perror("msgget");
        exit(-1);
    }
    show_msg_queue_attr(msg_id,NULL);
    DEBUG_INFO("msg_id = %d %x",msg_id,msg_id);
    system("ls -lsh /home/lkmao/test/msg/");

    pid_t pid = fork();
    if(pid == -1){
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    if(pid == 0){
        struct mymsg *pmsg = (struct mymsg*)malloc(sizeof(struct mymsg));
        pmsg->mtype = 0x1001;
        pmsg->crc = 0x2001;
        //msgsnd(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),IPC_NOWAIT); //不阻塞
        int ret = msgsnd(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),0);//阻塞
        if(ret == -1){
            perror("msgsnd");
            free(pmsg);
            exit(-1);
        }
        DEBUG_INFO("ret = %d",ret);
        show_msg_queue_attr(msg_id,NULL);
        sleep(1);
        free(pmsg);
    }
    if(pid > 0){
        sleep(2);
        struct mymsg *pmsg = (struct mymsg*)malloc(sizeof(struct mymsg));
        //pmsg->mtype = 0x1001;
        //int ret = msgrcv(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),0x1001,0);
        int ret = msgrcv(msg_id,pmsg,sizeof(struct mymsg) - sizeof(long),0,0);
        if(ret == -1){
            perror("msgrcv");
            free(pmsg);
            exit(-1);
        }
        show_msg_queue_attr(msg_id,NULL);
        DEBUG_INFO("msgrcv:%x,%x,",pmsg->mtype,pmsg->crc);
        free(pmsg);
    }

    DEBUG_INFO("msg queue test finish");
    return 0;
}

输出结果：

main:66 -- key 1627471003 61013c9b
总用量 8.0K
4.0K drwxrwxr-x  2 lkmao lkmao 4.0K 5月   8 16:06 .
4.0K drwxrwxr-x 12 lkmao lkmao 4.0K 5月   8 16:06 ..
show_msg_queue_attr:38 -- 0
show_msg_queue_attr:39 -- 0
show_msg_queue_attr:41 -- 16384
show_msg_queue_attr:42 -- 0
show_msg_queue_attr:43 -- 0
show_msg_queue_attr:45 -- Thu Jan  1 08:00:00 1970

show_msg_queue_attr:46 -- Thu Jan  1 08:00:00 1970

show_msg_queue_attr:47 -- Mon May  8 16:06:54 2023

show_msg_queue_attr:49 -- 1000
show_msg_queue_attr:50 -- 1000
main:77 -- msg_id = 360459 5800b
总用量 0
main:96 -- ret = 0
show_msg_queue_attr:38 -- 4128
show_msg_queue_attr:39 -- 1
show_msg_queue_attr:41 -- 16384
show_msg_queue_attr:42 -- 56349
show_msg_queue_attr:43 -- 0
show_msg_queue_attr:45 -- Mon May  8 16:06:54 2023

show_msg_queue_attr:46 -- Thu Jan  1 08:00:00 1970

show_msg_queue_attr:47 -- Mon May  8 16:06:54 2023

show_msg_queue_attr:49 -- 1000
show_msg_queue_attr:50 -- 1000
main:117 -- msg queue test finish
show_msg_queue_attr:38 -- 0
show_msg_queue_attr:39 -- 0
show_msg_queue_attr:41 -- 16384
show_msg_queue_attr:42 -- 56349
show_msg_queue_attr:43 -- 56340
show_msg_queue_attr:45 -- Mon May  8 16:06:54 2023

show_msg_queue_attr:46 -- Mon May  8 16:06:56 2023

show_msg_queue_attr:47 -- Mon May  8 16:06:54 2023

show_msg_queue_attr:49 -- 1000
show_msg_queue_attr:50 -- 1000
main:113 -- msgrcv:1001,2001,
main:117 -- msg queue test finish

删除消息队列IPC_RMID

测试三，删除测试。

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <linux/limits.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

#define DEBUG_INFO(format, ...) printf("%s:%d -- " format "\n", __func__, __LINE__,##__VA_ARGS__)
using namespace std;

struct mymsg{
    long mtype;
    int len;
    int frame_size;
    int frame_index;
    int frame_count;
    int offset;
    int length;
    char buf[PIPE_BUF];
    uint32_t crc;
};

void show_msg_queue_attr(int msg_id,struct msqid_ds *pmsg_info){
    int ret = -1;
    struct msqid_ds msg_info;
    ret = msgctl(msg_id,IPC_STAT,&msg_info);
    if(ret == -1){
        perror("msgctl IPC_STAT");
        exit(-1);
    }
    
    DEBUG_INFO("%ld",msg_info.msg_cbytes);
    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_qnum);

    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_qbytes);
    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_lspid);
    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_lrpid);

    DEBUG_INFO("%s",ctime(&msg_info.msg_stime));
    DEBUG_INFO("%s",ctime(&msg_info.msg_rtime));
    DEBUG_INFO("%s",ctime(&msg_info.msg_ctime));

    DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_perm.uid);
     DEBUG_INFO("%d",msg_info.msg_perm.gid);
     if(pmsg_info != NULL){
        memcpy(pmsg_info,&msg_info,sizeof(msg_info));
     }

}

int main(int argc, char **argv)
{
    system("rm -rf /home/lkmao/test/msg/");
    system("mkdir /home/lkmao/test/msg/ -p");
    key_t key = ftok("/home/lkmao/test/msg/",'a');
    if(key == -1){
        perror("ftok");
        exit(-1);
    }
    DEBUG_INFO("key %d %x",key,key);
    system("ls -lsah /home/lkmao/test/msg/");

    //msgget(key,IPC_CREAT | IPC_EXCL);//不存在则创建，IPC_CREAT加IPC_EXCL以后表表示存在则报错
    int msg_id = msgget(key,IPC_CREAT | 0666);//大于0的32位整数：视参数msgflg来确定操作。通常要求此值来源于ftok返回的IPC键值
    //int msg_id = msgget(IPC_PRIVATE,IPC_CREAT | 0666);//0(IPC_PRIVATE)：会建立新的消息队列
    if(msg_id == -1){
        perror("msgget");
        exit(-1);
    }
    struct msqid_ds msg_info;
    show_msg_queue_attr(msg_id,&msg_info);

    int ret = msgget(key,IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
    if(ret == -1){
        perror("msgget");
        DEBUG_INFO("delete msg");
        if(msgctl(msg_id,IPC_RMID,&msg_info) == 0){
            DEBUG_INFO("delete msg ok");
        }
    }else{

    }

    ret = msgget(key,IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
    if(ret == -1){
        perror("msgget");
        msgctl(msg_id,IPC_RMID,&msg_info);
    }else{
        DEBUG_INFO("msgget ok = %d",msg_id);
    }
    
    DEBUG_INFO("msg queue test finish");
    return 0;
}

测试结果：

main:66 -- key 1627471003 61013c9b
总用量 8.0K
4.0K drwxrwxr-x  2 lkmao lkmao 4.0K 5月   8 16:30 .
4.0K drwxrwxr-x 12 lkmao lkmao 4.0K 5月   8 16:30 ..
show_msg_queue_attr:38 -- 0
show_msg_queue_attr:39 -- 0
show_msg_queue_attr:41 -- 16384
show_msg_queue_attr:42 -- 0
show_msg_queue_attr:43 -- 0
show_msg_queue_attr:45 -- Thu Jan  1 08:00:00 1970

show_msg_queue_attr:46 -- Thu Jan  1 08:00:00 1970

show_msg_queue_attr:47 -- Mon May  8 16:29:33 2023

show_msg_queue_attr:49 -- 1000
show_msg_queue_attr:50 -- 1000
msgget: File exists
main:82 -- delete msg
main:84 -- delete msg ok
main:95 -- msgget ok = 65536
main:98 -- msg queue test finish

IPC_SET

小结

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