Linux下 C语言实现消息队列

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我是靠谱客的博主无情狗，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Linux下 C语言实现消息队列，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

消息队列，Unix的通信机制之一，可以理解为是一个存放消息（数据）容器。将消息写入消息队列，然后再从消息队列中取消息，一般来说是先进先出的顺序。可以解决两个进程的读写速度不同（处理数据速度不同），系统耦合等问题，而且消息队列里的消息哪怕进程崩溃了也不会消失。

最简单的消息内存的使用流程

①ftok函数生成键值

②msgget函数创建消息队列

③msgsnd函数往消息队列发送消息

④msgrcv函数从消息队列读取消息

⑤msgctl函数进行删除消息队列

一个消息数据应该由以下一个结构体组成，举个例子：

struct msgbuf{
	long msg_type;
	char msg[size_t];
};

1.ftok函数生成键值

每一个消息队列都有一个对应的键值（key）相关联（共享内存、信号量也同样需要）。

所需头文件：

#include<sys/ipc.h>

函数原型：

key_t ftok(const char *path ,int id);

path为一个已存在的路径名

id为0~255之间的一个数值，代表项目ID，自己取

返回值：成功返回键值（相当于32位的int）。出错返回-1

例如：

key_t key = ftok( “/tmp”, 66);

2.msgget函数创建消息队列

所需头文件：

#include<sys/msg.h>

函数原型

 int msgget(key_t key,int flag);

key为ftok()函数生成的键值

flag为所需要的操作和权限，可以用来控制创建一个消息队列。

flag的值为IPC_CREAT：如果不存在key值的消息队列，且权限不为0，则创建消息队列，并返回一个消息队列ID。如果存在，则直接返回消息队列ID。

flag的值为 IPC_CREAT | IPC_EXCL：如果不存在key值的消息队列，且权限不为0，则创建消息队列，并返回一个消息队列ID。如果存在，则产生错误。

返回值：成功返回消息队列ID；出错返回-1。

例如：

int id = msgget(key,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);

上述语句为：创建一个权限为0666（所有用户可读可写，具体查询linux权限相关内容）的消息队列，并返回一个整形消息队列ID，如果key值已经存在有消息队列了，则出错返回-1。

int id = msgget(key,IPC_CREAT|0666);

上述语句为：创建一个权限为0666（所有用户可读可写，具体查询linux权限相关内容）的消息队列，并返回一个整形消息队列ID，如果key值已经存在有消息队列了，则直接返回一个消息队列ID。

3.msgsnd函数往消息队列发送消息

所需头文件：

#include<sys/msg.h>

函数原型：

int msgsnd(int msgid,const void *ptr,size_t nbytes,int flag);

msgid:为msgget返回的消息队列ID值

ptr:为消息结构体mymesg指针

nbytes:为消息结构体mymesg里的字符数组mtext大小，sizeof(mtext)

flag:值可以为0、IPC_NOWAIT

为0时，当消息队列满时，msgsnd将会阻塞，直到消息能写进消息队列或者消息队列被删除。

为IPC_NOWAIT时，当消息队列满了，msgsnd函数将不会等待，会立即出错返回EAGAIN

返回值：成功返回0；错误返回-1

例如：

msgsnd(id,(void *)&ckxmsg,512,0);

4.msgrcv函数从消息队列读取消息

所需头文件：

#include<sys/msg.h>

函数原型：

size_t msgrcv(int msgid,void *ptr,size_t nbytes,long type,int flag);

msgid:为msgget返回的消息队列ID值

ptr:为消息结构体mymesg指针

nbytes:为消息结构体mymesg里的字符数组mtext大小，sizeof(mtext)

type:在结构体mymesg里我们定义了一个long int mtype，用于分别消息的类型

type ==0 返回队列中的第一个消息

type > 0 返回队列中消息类型为type的第一个消息

type < 0 返回队列中消息类型值小于等于type绝对值的消息，如果这种消息有若干个，则取类型值最小的消息

flag:可以为0、IPC_NOWAIT、IPC_EXCEPT

为0时，阻塞式接收消息，没有该类型的消息msgrcv函数一直阻塞等待

为IPC_NOWAIT时，如果没有返回条件的消息调用立即返回，此时错误码为ENOMSG

为IPC_EXCEPT时，与msgtype配合使用返回队列中第一个类型不为msgtype的消息

返回值：成功返回消息数据部分的长度；错误返回-1

例如：

msgrcv(id,(void *)&ckxmsg,512,1,0);

5.msgctl函数对消息队列进行控制

简单的操作就是删除消息队列了，也可以获取和改变消息队列的状态

所需头文件：

#include<sys/msg.h>

函数原型：

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

msgid就是msgget函数返回的消息队列ID

cmd有三个，常用删除消息队列的为IPC_RMID；IPC_STAT：取此队列的msqid_ds结构，并将它存放在buf指向的结构中；IPC_SET：改变消息队列的状态，把buf所指的msqid_ds结构中的uid、gid、mode复制到消息队列的msqid_ds结构内。（内核为每个消息队列维护着一个结构，结构名为msqid_ds，这里就不讲啦，里面存放着消息队列的大小，pid，存放时间等一些参数）

buf就是结构体msqid_ds

返回值：成功返回0；错误返回-1

例如：

msgctl(id,IPC_RMID,NULL);//删除id号的消息队列

总结：

以上是对消息队列应用的总结，消息队列在项目中应用比较频繁，使用消息队列可以达到以下几个目的：

解耦、异步、削峰

解耦：系统间耦合性太强，系统A在代码中直接调用系统B和系统C的代码，如果将来D系统接入，系统A还需要修改代码，过于麻烦！将消息写入消息队列，需要消息的系统自己从消息队列中订阅，从而系统A不需要做任何修改。

异步：一些非必要的业务逻辑以同步的方式运行，太耗费时间。将消息写入消息队列，非必要的业务逻辑以异步的方式运行，加快相应速度。

削峰：

传统模式的缺点：

并发量大的时间，所有的请求直接怼到数据库，造成数据库连接异常

中间件模式的优点：

系统A慢慢的按照数据库能处理的并发量，从消息队列中慢慢拉取消息。在生产中，这个短暂的高峰期积压是允许的。

2.使用消息队列会有的缺点

系统可用性降低：你想呀，本来其他系统只要运行好好的，那你的系统就是正常的。现在你非要加入个消息队列进去，那消息队列挂了，你的系统不是呵呵了。因此，系统可用性会降低
系统复杂性增加：加入了消息队列，要多考虑很多方面的问题，比如：一致性问题、如何保证消息不被重复消费、如何保证消息可靠性传输等。因此，需要考虑的东西更多，刺痛复杂性增大。