关于Linux进程间通信可以使用消息队列

　　欢迎各位阅读本篇文章，Linux操作系统诞生于1991 年10 月5 日(这是第一次正式向外公布时间)。Linux存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。本篇文章讲述了关于Linux进程间通信可以使用消息队列。

　　一、什么是消息队列

　　消息队列提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法。 每个数据块都被认为含有一个类型，接收进程可以独立地接收含有不同类型的数据结构。我们可以通过发送消息来避免命名管道的同步和阻塞问题。但是消息队列与命名管道一样，每个数据块都有一个最大长度的限制。

　　Linux用宏MSGMAX和MSGMNB来限制一条消息的最大长度和一个队列的最大长度。

　　二、在Linux中使用消息队列

　　Linux提供了一系列消息队列的函数接口来让我们方便地使用它来实现进程间的通信。它的用法与其他两个System V PIC机制，即信号量和共享内存相似。

　　1、msgget函数

　　该函数用来创建和访问一个消息队列。它的原型为：

　　int msgget(key_t, key, int msgflg);

　　与其他的IPC机制一样，程序必须提供一个键来命名某个特定的消息队列。msgflg是一个权限标志，表示消息队列的访问权限，它与文件的访问权限一样。msgflg可以与IPC_CREAT做或操作，表示当key所命名的消息队列不存在时创建一个消息队列，如果key所命名的消息队列存在时，IPC_CREAT标志会被忽略，而只返回一个标识符。

　　它返回一个以key命名的消息队列的标识符(非零整数)，失败时返回-1.

　　2、msgsnd函数

　　该函数用来把消息添加到消息队列中。它的原型为：

　　int msgsend(int msgid, const void *msg_ptr, size_t msg_sz, int msgflg);

　　msgid是由msgget函数返回的消息队列标识符。

　　msg_ptr是一个指向准备发送消息的指针，但是消息的数据结构却有一定的要求，指针msg_ptr所指向的消息结构一定要是以一个长整型成员变量开始的结构体，接收函数将用这个成员来确定消息的类型。所以消息结构要定义成这样：

　　struct my_message{

　　long int message_type;

　　/* The data you wish to transfer*/

　　};

　　msg_sz是msg_ptr指向的消息的长度，注意是消息的长度，而不是整个结构体的长度，也就是说msg_sz是不包括长整型消息类型成员变量的长度。

　　msgflg用于控制当前消息队列满或队列消息到达系统范围的限制时将要发生的事情。

　　如果调用成功，消息数据的一分副本将被放到消息队列中，并返回0，失败时返回-1.

　　3、msgrcv函数

　　该函数用来从一个消息队列获取消息，它的原型为

　　int msgrcv(int msgid, void *msg_ptr, size_t msg_st, long int msgtype, int msgflg);

　　msgid, msg_ptr, msg_st的作用也函数msgsnd函数的一样。

　　msgtype可以实现一种简单的接收优先级。如果msgtype为0，就获取队列中的第一个消息。如果它的值大于零，将获取具有相同消息类型的第一个信息。如果它小于零，就获取类型等于或小于msgtype的绝对值的第一个消息。

　　msgflg用于控制当队列中没有相应类型的消息可以接收时将发生的事情。

　　调用成功时，该函数返回放到接收缓存区中的字节数，消息被复制到由msg_ptr指向的用户分配的缓存区中，然后删除消息队列中的对应消息。失败时返回-1.

　　4、msgctl函数

　　该函数用来控制消息队列，它与共享内存的shmctl函数相似，它的原型为：

　　int msgctl(int msgid, int command, struct msgid_ds *buf);

　　command是将要采取的动作，它可以取3个值，

　　IPC_STAT：把msgid_ds结构中的数据设置为消息队列的当前关联值，即用消息队列的当前关联值覆盖msgid_ds的值。

　　IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把消息列队的当前关联值设置为msgid_ds结构中给出的值

　　IPC_RMID：删除消息队列

　　buf是指向msgid_ds结构的指针，它指向消息队列模式和访问权限的结构。msgid_ds结构至少包括以下成员：

　　struct msgid_ds

　　{

　　uid_t shm_perm.uid;

　　uid_t shm_perm.gid;

　　mode_t shm_perm.mode;

　　};

　　成功时返回0，失败时返回-1.

　　三、使用消息队列进行进程间通信

　　马不停蹄，介绍完消息队列的定义和可使用的接口之后，我们来看看它是怎么让进程进行通信的。由于可以让不相关的进程进行行通信，所以我们在这里将会编写两个程序，msgreceive和msgsned来表示接收和发送信息。根据正常的情况，我们允许两个程序都可以创建消息，但只有接收者在接收完最后一个消息之后，它才把它删除。

　　接收信息的程序源文件为msgreceive.c的源代码为：

　　#include 

　　#include 

　　#include 

　　#include 

　　#include 

　　#include 

　　struct msg_st

　　{

　　long int msg_type;

　　char text[BUFSIZ];

　　};

　　int main()

　　{

　　int running = 1;

　　int msgid = -1;

　　struct msg_st data;

　　long int msgtype = 0; //注意1

　　//建立消息队列

　　msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);

　　if(msgid == -1)

　　{

　　fprintf(stderr, "msgget failed with error: %d\\n", errno);

　　exit(EXIT_FAILURE);

　　}

　　//从队列中获取消息，直到遇到end消息为止

　　while(running)

　　{

　　if(msgrcv(msgid, (void*)&data, BUFSIZ, msgtype, 0) == -1)

　　{

　　fprintf(stderr, "msgrcv failed with errno: %d\\n", errno);

　　exit(EXIT_FAILURE);

　　}

　　printf("You wrote: %s\\n",data.text);

　　//遇到end结束

　　if(strncmp(data.text, "end", 3) == 0)

　　running = 0;

　　}

　　//删除消息队列

　　if(msgctl(msgid, IPC_RMID, 0) == -1)

　　{

　　fprintf(stderr, "msgctl(IPC_RMID) failed\\n");

　　exit(EXIT_FAILURE);

　　}

　　exit(EXIT_SUCCESS);

　　}

　　发送信息的程序的源文件msgsend.c的源代码为：

#include <unistd.h>   
 
#include <stdlib.h>   
 
#include <stdio.h>   
 
#include <string.h>   
 
#include <sys/msg.h>   
 
#include <errno.h>   
 
   
 
#define MAX_TEXT 512   
 
struct msg_st   
 
{   
 
    long int msg_type;   
 
    char text[MAX_TEXT];   
 
};   
 
   
 
int main()   
 
{   
 
    int running = 1;   
 
    struct msg_st data;   
 
    char buffer[BUFSIZ];   
 
    int msgid = -1;   
 
   
 
    //建立消息队列   
 
    msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);   
 
    if(msgid == -1)   
 
    {   
 
        fprintf(stderr, "msgget failed with error: %d\\n", errno);   
 
        exit(EXIT_FAILURE);   
 
    }   
 
   
 
    //向消息队列中写消息，直到写入end   
 
    while(running)   
 
    {   
 
        //输入数据   
 
        printf("Enter some text: ");   
 
        fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);   
 
        data.msg_type = 1;    //注意2   
 
        strcpy(data.text, buffer);   
 
        //向队列发送数据   
 
        if(msgsnd(msgid, (void*)&data, MAX_TEXT, 0) == -1)   
 
        {   
 
            fprintf(stderr, "msgsnd failed\\n");   
 
            exit(EXIT_FAILURE);   
 
        }   
 
        //输入end结束输入   
 
        if(strncmp(buffer, "end", 3) == 0)   
 
            running = 0;   
 
        sleep(1);   
 
    }   
 
    exit(EXIT_SUCCESS);   
 
}    

　　运行结果如下：

　　四、例子分析——消息类型

　　这里主要说明一下消息类型是怎么一回事，注意msgreceive.c文件main函数中定义的变量msgtype(注释为注意1)，它作为msgrcv函数的接收信息类型参数的值，其值为0，表示获取队列中第一个可用的消息。再来看看msgsend.c文件中while循环中的语句data.msg_type = 1(注释为注意2)，它用来设置发送的信息的信息类型，即其发送的信息的类型为1。所以程序msgreceive能够接收到程序msgsend发送的信息。

　　如果把注意1，即msgreceive.c文件main函数中的语句由long int msgtype = 0;改变为long int msgtype = 2;会发生什么情况，msgreceive将不能接收到程序msgsend发送的信息。因为在调用msgrcv函数时，如果msgtype(第四个参数)大于零，则将只获取具有相同消息类型的第一个消息，修改后获取的消息类型为2，而msgsend发送的消息类型为1，所以不能被msgreceive程序接收。重新编译msgreceive.c文件并再次执行，其结果如下：

　　我们可以看到，msgreceive并没有接收到信息和输出，而且当msgsend输入end结束后，msgreceive也没有结束，通过jobs命令我们可以看到它还在后台运行着。

　　五、消息队列与命名管道的比较

　　消息队列跟命名管道有不少的相同之处，通过与命名管道一样，消息队列进行通信的进程可以是不相关的进程，同时它们都是通过发送和接收的方式来传递数据的。在命名管道中，发送数据用write，接收数据用read，则在消息队列中，发送数据用msgsnd，接收数据用msgrcv。而且它们对每个数据都有一个最大长度的限制。

　　与命名管道相比，消息队列的优势在于，1、消息队列也可以独立于发送和接收进程而存在，从而消除了在同步命名管道的打开和关闭时可能产生的困难。2、同时通过发送消息还可以避免命名管道的同步和阻塞问题，不需要由进程自己来提供同步方法。3、接收程序可以通过消息类型有选择地接收数据，而不是像命名管道中那样，只能默认地接收。

　　知识分享：linux桌面环境

　　介绍

　　在图形计算中，一个桌面环境(Desktop environment，有时称为桌面管理器)为计算机提供一个图形用户界面(GUI)。但严格来说窗口管理器和桌面环境是有区别的。桌面环境就是桌面图形环境，它的主要目标是为Linux/Unix操作系统提供一个更加完备 的界面以及大量各类整合工具和使用 程序，其基本 易用性吸引着大量的新用户。桌面环境名称来自桌面比拟，对应于早期的文字命令行界面(CLI)。一个典型的桌面环境提供图标，视窗，工具栏，文件夹，壁纸以及像拖放这样的能力。整体而言，桌面环境在设计和功能上的特性，赋予了它与众不同的外观和感觉。

　　种类

　　现今主流的桌面环境有KDE，gnome，Xfce，LXDE等，除此之外还有Ambient，EDE，IRIX Interactive Desktop，Mezzo，Sugar，CDE等。

　　gnome

　　即GNU网络对象模型环境 (The GNU Network Object Model Environment)，GNU计划的一部分，开放源码运动的一个重要组成部分。是一种让使用者容易操作和设定电脑环境的工具。

　　目标是基于自由软件，为Unix或者类Unix操作系统构造一个功能完善、操作简单以及界面友好的桌面环境，他是GNU计划的正式桌面。

　　Xfce

　　即XForms Common Environment，创建于2007年7月，类似于商业图形环境CDE，是一个运行在各类Unix下的轻量级桌面环境。原作者Olivier Fourdan最先设计XFce是基于XForms三维图形库。Xfce设计目的是用来提高系统的效率，在节省系统资源的同时，能够快速加载和执行应用程序。

　　Fluxbox

　　是一个基于GNU/Linux的轻量级图形操作界面，它虽然没有GNOME和KDE那样精致 ，但由于它的运行对系统资源和配置要求极低，所以它被安装到很多较旧的或是对性能要求较高的机器上，其菜单和有关 配置被保存于用户根目录下的.fluxbox目录里，这样使得它的配置极为便利。

　　Enlightenment

　　是一个功能强大的窗口管理器，它的目标是运用 户轻而易举地配置所见即所得的桌面图形界面。现在Enlightenment的界面已经相当豪华,它拥有像AfterStep一样的可视化时钟以及其它浮华的界面效果，用户不仅可以任意选择边框和动感的声音效果，最有吸引力的是由于它开放的设计思想，每一个用户可以根据自己的爱好，任意地配置窗口的边框、菜单以及屏幕上其它各个部分，而不须要 接触源代码，也不须要 编译任何程序。

　　小结：Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。