Очереди сообщений

Зачем нам очереди сообщений, когда у нас уже есть общая память? Это было бы по нескольким причинам, давайте попробуем разбить это на несколько пунктов для упрощения —

Как понятно, как только сообщение получено процессом, оно больше не будет доступно для любого другого процесса. В то время как в разделяемой памяти данные доступны для доступа нескольких процессов.
Если мы хотим общаться с небольшими форматами сообщений.
Данные совместно используемой памяти должны быть защищены синхронизацией при одновременном взаимодействии нескольких процессов.
Частота записи и чтения с использованием разделяемой памяти высока, тогда было бы очень сложно реализовать функциональность. Не стоит в отношении использования в подобных случаях.
Что если все процессы не нуждаются в доступе к общей памяти, а очень немногие процессы нуждаются в этом, то было бы лучше реализовать с очередями сообщений.
Если мы хотим обмениваться данными с различными пакетами данных, скажем, процесс A отправляет тип сообщения 1 для процесса B, тип сообщения 10 для процесса C и тип сообщения 20 для обработки D. В этом случае проще реализовать с очередями сообщений. Чтобы упростить данный тип сообщения как 1, 10, 20, это может быть либо 0, либо + ve, либо –ve, как описано ниже.
Конечно, порядок очереди сообщений — FIFO (первый вошел, первый вышел). Первое сообщение, вставленное в очередь, является первым для извлечения.

Как понятно, как только сообщение получено процессом, оно больше не будет доступно для любого другого процесса. В то время как в разделяемой памяти данные доступны для доступа нескольких процессов.

Если мы хотим общаться с небольшими форматами сообщений.

Данные совместно используемой памяти должны быть защищены синхронизацией при одновременном взаимодействии нескольких процессов.

Частота записи и чтения с использованием разделяемой памяти высока, тогда было бы очень сложно реализовать функциональность. Не стоит в отношении использования в подобных случаях.

Что если все процессы не нуждаются в доступе к общей памяти, а очень немногие процессы нуждаются в этом, то было бы лучше реализовать с очередями сообщений.

Если мы хотим обмениваться данными с различными пакетами данных, скажем, процесс A отправляет тип сообщения 1 для процесса B, тип сообщения 10 для процесса C и тип сообщения 20 для обработки D. В этом случае проще реализовать с очередями сообщений. Чтобы упростить данный тип сообщения как 1, 10, 20, это может быть либо 0, либо + ve, либо –ve, как описано ниже.

Конечно, порядок очереди сообщений — FIFO (первый вошел, первый вышел). Первое сообщение, вставленное в очередь, является первым для извлечения.

Использование общей памяти или очередей сообщений зависит от потребностей приложения и эффективности его использования.

Связь с использованием очередей сообщений может происходить следующими способами:

Запись в общую память одним процессом и чтение из общей памяти другим процессом. Как мы знаем, чтение может быть выполнено несколькими процессами.

Запись в общую память одним процессом и чтение из общей памяти другим процессом. Как мы знаем, чтение может быть выполнено несколькими процессами.

Запись в общую память одним процессом с разными пакетами данных и чтение из нее несколькими процессами, т. Е. В соответствии с типом сообщения.

Запись в общую память одним процессом с разными пакетами данных и чтение из нее несколькими процессами, т. Е. В соответствии с типом сообщения.

Увидев определенную информацию об очередях сообщений, теперь пришло время проверить системный вызов (System V), который поддерживает очереди сообщений.

Для осуществления связи с использованием очередей сообщений выполните следующие действия:

Шаг 1. Создайте очередь сообщений или подключитесь к уже существующей очереди сообщений (msgget ())

Шаг 2 — запись в очередь сообщений (msgsnd ())

Шаг 3 — Чтение из очереди сообщений (msgrcv ())

Шаг 4 — Выполнение операций управления в очереди сообщений (msgctl ())

Теперь давайте проверим синтаксис и определенную информацию о вышеупомянутых вызовах.

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

int msgget(key_t key, int msgflg)

Этот системный вызов создает или выделяет очередь сообщений System V. Следующие аргументы должны быть переданы —

Первый аргумент, key, распознает очередь сообщений. Ключ может быть либо произвольным значением, либо ключом, который может быть получен из библиотечной функции ftok ().
Второй аргумент, shmflg, указывает требуемые флаги очереди сообщений, такие как IPC_CREAT (создание очереди сообщений, если она не существует) или IPC_EXCL (используется с IPC_CREAT для создания очереди сообщений и сбой вызова, если очередь сообщений уже существует). Нужно также передать разрешения.

Первый аргумент, key, распознает очередь сообщений. Ключ может быть либо произвольным значением, либо ключом, который может быть получен из библиотечной функции ftok ().

Второй аргумент, shmflg, указывает требуемые флаги очереди сообщений, такие как IPC_CREAT (создание очереди сообщений, если она не существует) или IPC_EXCL (используется с IPC_CREAT для создания очереди сообщений и сбой вызова, если очередь сообщений уже существует). Нужно также передать разрешения.

Примечание. Подробнее о разрешениях см. В предыдущих разделах.

Этот вызов вернул бы действительный идентификатор очереди сообщений (используемый для дальнейших вызовов очереди сообщений) в случае успеха и -1 в случае сбоя. Чтобы узнать причину ошибки, проверьте с помощью переменной errno или функции perror ().

Различные ошибки в отношении этого вызова: EACCESS (разрешение отклонено), EEXIST (очередь уже существует, не может создать), ENOENT (очередь не существует), ENOMEM (недостаточно памяти для создания очереди) и т. Д.

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

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

Этот системный вызов отправляет / добавляет сообщение в очередь сообщений (System V). Следующие аргументы должны быть переданы —

Первый аргумент, msgid, распознает очередь сообщений, т. Е. Идентификатор очереди сообщений. Значение идентификатора получено после успешного выполнения msgget ()
Второй аргумент, msgp, это указатель на сообщение, отправленное вызывающей стороне, определенное в структуре следующей формы:

Первый аргумент, msgid, распознает очередь сообщений, т. Е. Идентификатор очереди сообщений. Значение идентификатора получено после успешного выполнения msgget ()

Второй аргумент, msgp, это указатель на сообщение, отправленное вызывающей стороне, определенное в структуре следующей формы:

struct msgbuf {
   long mtype;
   char mtext[1];
};

Переменная mtype используется для связи с различными типами сообщений, подробно объясненными в вызове msgrcv (). Переменная mtext — это массив или другая структура, размер которой указан как msgsz (положительное значение). Если поле mtext не упомянуто, то оно считается сообщением нулевого размера, что разрешено.

Третий аргумент, msgsz, это размер сообщения (сообщение должно заканчиваться нулевым символом)
Четвертый аргумент, msgflg, указывает определенные флаги, такие как IPC_NOWAIT (немедленно возвращается, когда в очереди не найдено ни одного сообщения, или MSG_NOERROR (обрезает текст сообщения, если оно больше байта msgsz)

Третий аргумент, msgsz, это размер сообщения (сообщение должно заканчиваться нулевым символом)

Четвертый аргумент, msgflg, указывает определенные флаги, такие как IPC_NOWAIT (немедленно возвращается, когда в очереди не найдено ни одного сообщения, или MSG_NOERROR (обрезает текст сообщения, если оно больше байта msgsz)

Этот вызов вернет 0 в случае успеха и -1 в случае сбоя. Чтобы узнать причину ошибки, проверьте с помощью переменной errno или функции perror ().

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

int msgrcv(int msgid, const void *msgp, size_t msgsz, long msgtype, int msgflg)

Этот системный вызов извлекает сообщение из очереди сообщений (System V). Следующие аргументы должны быть переданы —

Первый аргумент, msgid, распознает очередь сообщений, т. Е. Идентификатор очереди сообщений. Значение идентификатора получено после успешного выполнения msgget ()
Второй аргумент, msgp, является указателем сообщения, полученного от вызывающей стороны. Это определяется в структуре следующего вида —

Второй аргумент, msgp, является указателем сообщения, полученного от вызывающей стороны. Это определяется в структуре следующего вида —

struct msgbuf {
   long mtype;
   char mtext[1];
};

Переменная mtype используется для связи с различными типами сообщений. Переменная mtext — это массив или другая структура, размер которой указан как msgsz (положительное значение). Если поле mtext не упомянуто, то оно считается сообщением нулевого размера, что разрешено.

Третий аргумент, msgsz, это размер полученного сообщения (сообщение должно заканчиваться нулевым символом)
Пустой аргумент, msgtype, указывает тип сообщения —
- Если msgtype равен 0 — читает первое полученное сообщение в очереди
- Если msgtype равен + ve — читает первое сообщение в очереди типа msgtype (если msgtype равно 10, тогда читает только первое сообщение типа 10, даже если другие типы могут находиться в очереди в начале)
- Если msgtype равен –ve — читает первое сообщение самого низкого типа, меньшего или равного абсолютному значению типа сообщения (скажем, если msgtype равен -5, то оно читает первое сообщение типа меньше 5, т.е. тип сообщения от 1 до 5)
Пятый аргумент, msgflg, указывает на определенные флаги, такие как IPC_NOWAIT (немедленно возвращается, когда в очереди не найдено сообщений или MSG_NOERROR (обрезает текст сообщения, если больше msgsz байтов)

Третий аргумент, msgsz, это размер полученного сообщения (сообщение должно заканчиваться нулевым символом)

Пустой аргумент, msgtype, указывает тип сообщения —

Если msgtype равен 0 — читает первое полученное сообщение в очереди

Если msgtype равен + ve — читает первое сообщение в очереди типа msgtype (если msgtype равно 10, тогда читает только первое сообщение типа 10, даже если другие типы могут находиться в очереди в начале)

Если msgtype равен –ve — читает первое сообщение самого низкого типа, меньшего или равного абсолютному значению типа сообщения (скажем, если msgtype равен -5, то оно читает первое сообщение типа меньше 5, т.е. тип сообщения от 1 до 5)

Пятый аргумент, msgflg, указывает на определенные флаги, такие как IPC_NOWAIT (немедленно возвращается, когда в очереди не найдено сообщений или MSG_NOERROR (обрезает текст сообщения, если больше msgsz байтов)

Этот вызов вернул бы число байтов, фактически полученных в массиве mtext в случае успеха, и -1 в случае сбоя. Чтобы узнать причину ошибки, проверьте с помощью переменной errno или функции perror ().

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

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

Этот системный вызов выполняет операции управления очередью сообщений (System V). Следующие аргументы должны быть переданы —

Первый аргумент, msgid, распознает очередь сообщений, т. Е. Идентификатор очереди сообщений. Значение идентификатора получено после успешного выполнения msgget ()
Второй аргумент, cmd, это команда для выполнения требуемой операции управления в очереди сообщений. Допустимые значения для cmd —

Второй аргумент, cmd, это команда для выполнения требуемой операции управления в очереди сообщений. Допустимые значения для cmd —

IPC_STAT — копирует информацию о текущих значениях каждого члена struct msqid_ds в переданную структуру, указанную в buf. Эта команда требует разрешения на чтение в очереди сообщений.

IPC_SET — устанавливает идентификатор пользователя, идентификатор группы владельца, разрешения и т. Д., На которые указывает структура buf.

IPC_RMID — немедленно удаляет очередь сообщений.

IPC_INFO — возвращает информацию об ограничениях и параметрах очереди сообщений в структуре, на которую указывает buf, которая имеет тип struct msginfo

MSG_INFO — возвращает структуру msginfo, содержащую информацию о потребленных системных ресурсах в очереди сообщений.

Третий аргумент, buf, это указатель на структуру очереди сообщений с именем struct msqid_ds. Значения этой структуры будут использоваться для набора или получения согласно cmd.

Третий аргумент, buf, это указатель на структуру очереди сообщений с именем struct msqid_ds. Значения этой структуры будут использоваться для набора или получения согласно cmd.

Этот вызов вернет значение в зависимости от переданной команды. При успешном выполнении IPC_INFO и MSG_INFO или MSG_STAT возвращается индекс или идентификатор очереди сообщений или 0 для других операций и -1 в случае сбоя. Чтобы узнать причину ошибки, проверьте с помощью переменной errno или функции perror ().

Посмотрев основную информацию и системные вызовы относительно очередей сообщений, теперь пришло время проверить программу.

Давайте посмотрим описание, прежде чем смотреть на программу —

Шаг 1. Создайте два процесса, один для отправки в очередь сообщений (msgq_send.c), а другой — для извлечения из очереди сообщений (msgq_recv.c)

Шаг 2 — Создание ключа с помощью функции ftok (). Для этого изначально создается файл msgq.txt, чтобы получить уникальный ключ.

Шаг 3 — Процесс отправки выполняет следующее.

Читает строку ввода от пользователя
Удаляет новую строку, если она существует
Посылает в очередь сообщений
Повторяет процесс до конца ввода (CTRL + D)
Как только конец ввода получен, отправляет сообщение «конец», чтобы обозначить конец процесса

Читает строку ввода от пользователя

Удаляет новую строку, если она существует

Посылает в очередь сообщений

Повторяет процесс до конца ввода (CTRL + D)

Как только конец ввода получен, отправляет сообщение «конец», чтобы обозначить конец процесса

Шаг 4 — В процессе получения выполняется следующее.

Читает сообщение из очереди
Отображает вывод
Если полученное сообщение «конец», процесс завершается и завершается

Для упрощения мы не используем тип сообщения для этого образца. Кроме того, один процесс записывает в очередь, а другой процесс читает из очереди. Это может быть расширено по мере необходимости, т.е. в идеале один процесс будет записывать в очередь, а несколько процессов будут считывать из очереди.

Теперь давайте проверим процесс (отправка сообщения в очередь) — Файл: msgq_send.c

/* Filename: msgq_send.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

#define PERMS 0644
struct my_msgbuf {
   long mtype;
   char mtext[200];
};

int main(void) {
   struct my_msgbuf buf;
   int msqid;
   int len;
   key_t key;
   system("touch msgq.txt");
   
   if ((key = ftok("msgq.txt", 'B')) == -1) {
      perror("ftok");
      exit(1);
   }
   
   if ((msqid = msgget(key, PERMS | IPC_CREAT)) == -1) {
      perror("msgget");
      exit(1);
   }
   printf("message queue: ready to send messages.\n");
   printf("Enter lines of text, ^D to quit:\n");
   buf.mtype = 1; /* we don't really care in this case */
   
   while(fgets(buf.mtext, sizeof buf.mtext, stdin) != NULL) {
      len = strlen(buf.mtext);
      /* remove newline at end, if it exists */
      if (buf.mtext[len-1] == '\n') buf.mtext[len-1] = '\0';
      if (msgsnd(msqid, &buf, len+1, 0) == -1) /* +1 for '\0' */
      perror("msgsnd");
   }
   strcpy(buf.mtext, "end");
   len = strlen(buf.mtext);
   if (msgsnd(msqid, &buf, len+1, 0) == -1) /* +1 for '\0' */
   perror("msgsnd");
   
   if (msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
      perror("msgctl");
      exit(1);
   }
   printf("message queue: done sending messages.\n");
   return 0;
}

Шаги компиляции и выполнения

message queue: ready to send messages.
Enter lines of text, ^D to quit:
this is line 1
this is line 2
message queue: done sending messages.

Ниже приведен код процесса приема сообщений (извлечение сообщения из очереди) — Файл: msgq_recv.c

Очереди сообщений

Шаги компиляции и выполнения

Популярные уроки и статьи

Инициализаторы экземпляра в Java объяснены

AJAX - Краткое руководство

TempDB для производительности