實(shí)驗(yàn)九進(jìn)程通信-消息的發(fā)送與接收

1、實(shí)驗(yàn)九 進(jìn)程通信消息的發(fā)送與接收實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解什么是消息 2、熟悉消息傳送的機(jī)理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容消息的創(chuàng)建、發(fā)送和接收。使用系統(tǒng)調(diào)用msgget( ),msgsnd( ),msgrev( ),及msgctl( )編制一長(zhǎng)度為k的消息發(fā)送和接收的程序。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 一、什么是消息消息（message）是一個(gè)格式化的可變長(zhǎng)的信息單元。消息機(jī)制允許由一個(gè)進(jìn)程給其它任意的進(jìn)程發(fā)送一個(gè)消息。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程收到多個(gè)消息時(shí)，可將它們排成一個(gè)消息隊(duì)列。消息使用二種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：一是消息首部，其中記錄了一些與消息有關(guān)的信息，如消息數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；二個(gè)消息隊(duì)列頭表，其每一表項(xiàng)是作為一個(gè)消息隊(duì)列的消息頭，記錄了消息隊(duì)列的有

2、關(guān)信息。1、消息機(jī)制的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）消息首部記錄一些與消息有關(guān)的信息，如消息的類型、大小、指向消息數(shù)據(jù)區(qū)的指針、消息隊(duì)列的鏈接指針等。（2）消息隊(duì)列頭表其每一項(xiàng)作為一個(gè)消息隊(duì)列的消息頭，記錄了消息隊(duì)列的有關(guān)信息如指向消息隊(duì)列中第一個(gè)消息和指向最后一個(gè)消息的指針、隊(duì)列中消息的數(shù)目、隊(duì)列中消息數(shù)據(jù)的總字節(jié)數(shù)、隊(duì)列所允許消息數(shù)據(jù)的最大字節(jié)總數(shù)，還有最近一次執(zhí)行發(fā)送操作的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符和時(shí)間、最近一次執(zhí)行接收操作的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符和時(shí)間等。2、消息隊(duì)列的描述符UNIX中，每一個(gè)消息隊(duì)列都有一個(gè)稱為關(guān)鍵字（key）的名字，是由用戶指定的；消息隊(duì)列有一消息隊(duì)列描述符，其作用與用戶文件描述符一樣，也是為了方便用戶和系

3、統(tǒng)對(duì)消息隊(duì)列的訪問(wèn)。二、涉及的系統(tǒng)調(diào)用1. msgget( )創(chuàng)建一個(gè)消息，獲得一個(gè)消息的描述符。核心將搜索消息隊(duì)列頭表，確定是否有指定名字的消息隊(duì)列。若無(wú)，核心將分配一新的消息隊(duì)列頭，并對(duì)它進(jìn)行初始化，然后給用戶返回一個(gè)消息隊(duì)列描述符，否則它只是檢查消息隊(duì)列的許可權(quán)便返回。系統(tǒng)調(diào)用格式：msgqid=msgget(key,flag)該函數(shù)使用頭文件如下：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/msg.h>參數(shù)定義int msgget(key,flag)key_t key;int flag;其

4、中：key是用戶指定的消息隊(duì)列的名字；flag是用戶設(shè)置的標(biāo)志和訪問(wèn)方式。如 IPC_CREAT |0400 是否該隊(duì)列已被創(chuàng)建。無(wú)則創(chuàng)建，是則打開；IPC_EXCL |0400 是否該隊(duì)列的創(chuàng)建應(yīng)是互斥的。msgqid 是該系統(tǒng)調(diào)用返回的描述符，失敗則返回-1。2. msgsnd（）發(fā)送一消息。向指定的消息隊(duì)列發(fā)送一個(gè)消息，并將該消息鏈接到該消息隊(duì)列的尾部。系統(tǒng)調(diào)用格式： msgsnd(msgqid,msgp,size,flag)該函數(shù)使用頭文件如下：#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/

5、msg.h>參數(shù)定義：int msgsnd(msgqid,msgp,size,flag)I int msgqid,size,flag;struct msgbuf * msgp;其中msgqid是返回消息隊(duì)列的描述符；msgp是指向用戶消息緩沖區(qū)的一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針。緩沖區(qū)中包括消息類型和消息正文，即 long mtype; /*消息類型*/ char mtext ; /*消息的文本*/ size指示由msgp指向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中字符數(shù)組的長(zhǎng)度；即消息的長(zhǎng)度。這個(gè)數(shù)組的最大值由MSG-MAX( )系統(tǒng)可調(diào)用參數(shù)來(lái)確定。flag規(guī)定當(dāng)核心用盡內(nèi)部緩沖空間時(shí)應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作:進(jìn)程是等待，還是立即返回。若在

6、標(biāo)志flag中未設(shè)置IPC_NOWAIT位，則當(dāng)該消息隊(duì)列中的字節(jié)數(shù)超過(guò)最大值時(shí)，或系統(tǒng)范圍的消息數(shù)超過(guò)某一最大值時(shí)，調(diào)用msgsnd進(jìn)程睡眠。若是設(shè)置IPC_NOWAIT，則在此情況下，msgsnd立即返回。對(duì)于msgsnd( )，核心須完成以下工作：（1）對(duì)消息隊(duì)列的描述符和許可權(quán)及消息長(zhǎng)度等進(jìn)行檢查。若合法才繼續(xù)執(zhí)行，否則返回；（2）核心為消息分配消息數(shù)據(jù)區(qū)。將用戶消息緩沖區(qū)中的消息正文，拷貝到消息數(shù)據(jù)區(qū)；（3）分配消息首部，并將它鏈入消息隊(duì)列的末尾。在消息首部中須填寫消息類型、消息大小和指向消息數(shù)據(jù)區(qū)的指針等數(shù)據(jù)；（4）修改消息隊(duì)列頭中的數(shù)據(jù)，如隊(duì)列中的消息數(shù)、字節(jié)總數(shù)等。最后，喚醒等

7、待消息的進(jìn)程。3. msgrcv( )接受一消息。從指定的消息隊(duì)列中接收指定類型的消息。系統(tǒng)調(diào)用格式： msgrcv(msgqid,msgp,size,type,flag)本函數(shù)使用的頭文件如下： #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>參數(shù)定義： int msgrcv(msgqid,msgp,size,type,flag) int msgqid,size,flag; struct msgbuf *msgp; long type;其中，msgqid,msgp,size,f

8、lag與msgsnd中的對(duì)應(yīng)參數(shù)相似，type是規(guī)定要讀的消息類型，flag規(guī)定倘若該隊(duì)列無(wú)消息，核心應(yīng)做的操作。如此時(shí)設(shè)置了IPC_NOWAIT標(biāo)志，則立即返回，若在flag中設(shè)置了MS_NOERROR，且所接收的消息大于size，則核心截?cái)嗨邮盏南?。?duì)于msgrcv系統(tǒng)調(diào)用，核心須完成下述工作：（1）對(duì)消息隊(duì)列的描述符和許可權(quán)等進(jìn)行檢查。若合法，就往下執(zhí)行；否則返回；（2）根據(jù)type的不同分成三種情況處理：type=0，接收該隊(duì)列的第一個(gè)消息，并將它返回給調(diào)用者；type為正整數(shù)，接收類型type的第一個(gè)消息；type為負(fù)整數(shù)，接收小于等于type絕對(duì)值的最低類型的第一個(gè)消息。（3）

9、當(dāng)所返回消息大小等于或小于用戶的請(qǐng)求時(shí)，核心便將消息正文拷貝到用戶區(qū)，并從消息隊(duì)列中刪除此消息，然后喚醒睡眠的發(fā)送進(jìn)程。但如果消息長(zhǎng)度比用戶要求的大時(shí)，則做出錯(cuò)返回。4. msgctl( )消息隊(duì)列的操縱。讀取消息隊(duì)列的狀態(tài)信息并進(jìn)行修改，如查詢消息隊(duì)列描述符、修改它的許可權(quán)及刪除該隊(duì)列等。系統(tǒng)調(diào)用格式： msgctl(msgqid,cmd,buf);本函數(shù)使用的頭文件如下： #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>參數(shù)定義： int msgctl(msgqid,cmd,

10、buf); int msgqid,cmd; struct msgqid_ds *buf;其中，函數(shù)調(diào)用成功時(shí)返回0，不成功則返回-1。buf是用戶緩沖區(qū)地址，供用戶存放控制參數(shù)和查詢結(jié)果；cmd是規(guī)定的命令。命令可分三類：（1）IPC_STAT。查詢有關(guān)消息隊(duì)列情況的命令。如查詢隊(duì)列中的消息數(shù)目、隊(duì)列中的最大字節(jié)數(shù)、最后一個(gè)發(fā)送消息的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、發(fā)送時(shí)間等；（2）IPC_SET。按buf指向的結(jié)構(gòu)中的值，設(shè)置和改變有關(guān)消息隊(duì)列屬性的命令。如改變消息隊(duì)列的用戶標(biāo)識(shí)符、消息隊(duì)列的許可權(quán)等；（3）IPC_RMID。消除消息隊(duì)列的標(biāo)識(shí)符。msgqid_ds 結(jié)構(gòu)定義如下：struct msgqid_d

11、s struct ipc_perm msg_perm; /*許可權(quán)結(jié)構(gòu)*/ short pad17; /*由系統(tǒng)使用*/ ushort msg_qnum; /*隊(duì)列上消息數(shù)*/ ushort msg_qbytes; /*隊(duì)列上最大字節(jié)數(shù)*/ ushort msg_lspid; /*最后發(fā)送消息的PID*/ ushort msg_lrpid; /*最后接收消息的PID*/ time_t msg_stime; /*最后發(fā)送消息的時(shí)間*/ time_t msg_rtime; /*最后接收消息的時(shí)間*/ time_t msg_ctime; /*最后更改時(shí)間*/;struct ipc_perm usho

12、rt uid; /*當(dāng)前用戶*/ ushort gid; /*當(dāng)前進(jìn)程組*/ ushort cuid; /*創(chuàng)建用戶*/ ushort cgid; /*創(chuàng)建進(jìn)程組*/ ushort mode; /*存取許可權(quán)*/ short pid1; long pad2; /*由系統(tǒng)使用*/ 三、參考程序1、client.c#include <sys/types.h>#include <sys/msg.h>#include <sys/ipc.h>#define MSGKEY 75struct msgform long mtype; char mtext1000;msg;i

13、nt msgqid;void client() int i;msgqid=msgget(MSGKEY,0777); /*打開75#消息隊(duì)列*/for(i=10;i>=1;i-) msg.mtype=i;printf(“(client)sentn”);msgsnd(msgqid,&msg,1024,0); /*發(fā)送消息*/exit(0);main( ) client( );2、server.c#include <sys/types.h>#include <sys/msg.h>#include <sys/ipc.h>#define MSGKEY 7

14、5struct msgform long mtype; char mtext1000;msg;int msgqid;void server( ) msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); /*創(chuàng)建75#消息隊(duì)列*/do msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0); /*接收消息*/ printf(“(server)receivedn”);while(msg.mtype!=1);msgctl(msgqid,IPC_RMID,0); /*刪除消息隊(duì)列，歸還資源*/exit(0);main( ) server( );四、程序說(shuō)明1、為了便于操作

15、和觀察結(jié)果，編制二個(gè)程序client.c和server.c，分別用于消息的發(fā)送與接收。2、server建立一個(gè) Key 為75的消息隊(duì)列，等待其它進(jìn)程發(fā)來(lái)的消息。當(dāng)遇到類型為1的消息，則作為結(jié)束信號(hào)，取消該隊(duì)列，并退出server。server每接收到一個(gè)消息后顯示一句“(server)received?！?、client使用 key為75的消息隊(duì)列，先后發(fā)送類型從10到1的消息，然后退出。最后一個(gè)消息，即是 server端需要的結(jié)束信號(hào)。client 每發(fā)送一條消息后顯示一句 “(client)sent”。4、注意： 二個(gè)程序分別編輯、編譯為client與server。執(zhí)行：./server&ipcs -q./client。五、運(yùn)行結(jié)果從理想的結(jié)果來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)是每當(dāng)client發(fā)送一個(gè)消息后，server接收該消息，client再發(fā)送下一條。也就是說(shuō)“(client)sent”和 “(server)received”的字樣應(yīng)該在屏幕上交替出現(xiàn)。實(shí)際的結(jié)果大多是，先由client發(fā)送了兩條消息，然后server接收一條消息。此后client 、server交替發(fā)送和接收消息。最后server一次接收兩條消息。client 和server 分別發(fā)送和接收了