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);

    keyftok()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0IPC_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0IPC_NOWAITIPC_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_RMIDIPC_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uidgidmode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。