消息队列实现回射客户/服务器和 msgsnd、msgrcv 函数

一、msgsnd 和 msgrcv 函数

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

功能：把一条消息添加到消息队列中
原型 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
参数
msgid: 由msgget函数返回的消息队列标识码
msgp:是一个指针，指针指向准备发送的消息结构体
msgsz:是msgp指向的消息长度，这个长度不含保存消息类型的那个long int长整型
msgflg:控制着当前消息队列满或到达系统上限时将要发生的事情
返回值：成功返回0；失败返回-1

msgflg=IPC_NOWAIT表示队列满不等待，返回EAGAIN错误。为0表示阻塞等待
消息结构在两方面受到制约。首先，它的具体数据必须小于系统规定的上限值MSGMAX；其次，它必须以一个long int长整数开始，接收者函数将利用这个长整数确定消息的类型。

消息结构参考形式如下：
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 这块区域可以是个数组或者结构体，大小由参数msgsz 指明。

功能：是从一个消息队列接收消息
原型 ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
参数
msgid: 由msgget函数返回的消息队列标识码
msgp:是一个指针，指针指向准备接收的消息结构体
msgsz:是msgp指向的最大消息长度，这个长度不含保存消息类型的那个long int长整型
msgtype:它可以实现接收优先级的简单形式
msgflg:控制着队列中没有相应类型的消息可供接收时将要发生的事
返回值：成功返回实际放到接收缓冲区里去的字符个数，失败返回-1

msgtype=0返回队列第一条信息
msgtype>0返回队列第一条类型等于msgtype的消息　
msgtype<0返回队列第一条类型小于等于msgtype绝对值的消息，并且是满足条件的消息类型最小的消息
msgflg=IPC_NOWAIT，队列没有可读消息不等待，返回ENOMSG错误。
msgflg=MSG_NOERROR，消息大小超过msgsz时被截断
msgtype>0且msgflg=MSG_EXCEPT，接收类型不等于msgtype的第一条消息。

二、消息队列实现回射客户/服务器

在前面的系列文章中，我们都是使用socket 套接字来实现回射客户/服务器程序，现在尝试使用消息队列来实现，主要就是利用上面介绍的两个函数msgsnd，msgrcv 。

对于服务器端来说，接收到一个消息结构体的类型如果为1，表示是客户请求，而mtex
字段的前4个字节存放着不同进程的pid ，后续字节才是真正的数据，服务器回射客户端时，将pid 作为类型，mtex
为实际数据，客户端只接收对应类型的数据，故可以区分不同客户端。

程序如下：

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; }

程序逻辑不复杂，就不多说了，编译运行服务器端，再开两个客户端，可以看到正常回射输出。

但上述程序是存在死锁的风险的，当开了多个客户端，将队列写满了，此时服务器端想要写入就会阻塞，而因为客户端一旦发送了数据就阻塞等待服务器端回射类型为pid的消息，即队列的消息不会减少，此时就会形成死锁，即使服务器端是非阻塞地写入，此时会返回EAGAIN
的错误，程序逻辑来说我们也会使其不断地尝试去写入，而不是粗暴地将其退出进程，这样还是会死锁。

对此问题可以多开几个私有的队列进行服务，如下：

即某个客户端先创建一个私有消息队列，然后将私有消息队列标识符和具体数据发到共享的队列，服务器fork 出一个子进程，此时根据私有队列标识符就可以将数据回射到这个队列，这个客户端就可以从私有队列读取到回射的数据。

参考：

《UNP》