利用System V消息队列实现回射客户/服务器

一、介绍

在学习UNIX网络编程 卷1时，我们当时可以利用Socket套接字来实现回射客户/服务器程序，但是Socket编程是存在一些不足的，例如：

1. 服务器必须启动之时，客户端才能连上服务端，并与服务端进行通信；

2. 利用套接口描述符进行通信，必须知道对端的IP与端口。

二、相关函数介绍

下面，我们利用System V消息队列来实现进程间的通信：

首先，我们先来了解一下下面几个函数：

1. msgget: 该函数用于打开或创建消息队列，其作用相当与文件操作函数open。

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

int msgget(key_t key, int msgflg);

2. msgsnd:消息发送函数

3. msgrcv:消息接收函数

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

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

       ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,
                      int msgflg);

4. struct msgbuf

 struct msgbuf {
        long mtype;       /* message type, must be > 0 */
        char mtext[1];    /* message data */};

mtype 消息类型

mtext 消息内容

三、实现原理

　　服务器端：只接收类型为1的消息，接收完毕之后，取出mtext的前四个字节并存储为client_pid，并将消息类型mtype修改为client_pid;

　　客户端：只发送类型为1的消息，即将 mtype 置为1，并将mtext的前四个字节的内容设为自身的进程id，即pid.

四、编程实现如下：

客户端：

/*************************************************************************
    > File Name: echocli.c
    > Author: ma6174
    > Mail: [email protected]
    > Created Time: Tue 28 Oct 2014 11:25:48 AM HKT
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdlib.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; /* type of message */
        char mtext[MSGMAX]; /* message text */
};

void echo_cli(int msgid)
{
    int pid = getpid();
    int n;

    struct msgbuf msg;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    msg.mtype = 1;
    *((int*)msg.mtext) = pid;

    while(fgets(msg.mtext + 4, MSGMAX, stdin) != NULL)
    {
        msg.mtype = 1;
        if(msgsnd(msgid, &msg, 4 + strlen(msg.mtext + 4), IPC_NOWAIT) < 0)
            ERR_EXIT("msgsnd");
        memset(msg.mtext + 4, 0, MSGMAX - 4);
        if((n = msgrcv(msgid, &msg, MSGMAX, pid, 0)) < 0)
            ERR_EXIT("msgrcv");
        fputs(msg.mtext + 4, stdout);
        memset(msg.mtext + 4, 0, MSGMAX - 4);
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int msgid;
    msgid = msgget(1234, 0);//open
    if(msgid == -1)
        ERR_EXIT("msgget");

    echo_cli(msgid);
    return 0;
}

服务端：

/*************************************************************************
    > File Name: echosrv.c
    > Author: ma6174
    > Mail: [email protected]
    > Created Time: Tue 28 Oct 2014 11:25:58 AM HKT
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdlib.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; /* type of message */
    char mtext[MSGMAX]; /* message text */
};

void echo_srv(int msgid)
{
    int n;
    struct msgbuf msg;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    while(1)
    {
        //only recv the message of type = 1
        if((n = msgrcv(msgid, &msg, MSGMAX, 1, 0)) < 0)
        {
            ERR_EXIT("msgrcv");
        }

        fputs(msg.mtext + 4, stdout);
        //client pid
        int pid;
        pid = *((int*)msg.mtext);

        //回射
        msg.mtype = pid;//type
        msgsnd(msgid, &msg, n, 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_srv(msgid);
    return 0;
}

存在问题：

1. 不同主机间不同的进程无法进行通信。

2. 消息的长度受到限制MSGMAX

3. 消息的数量收到限制MSGMNB

4. 会出现死锁问题。