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Linux作為一種優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，它鼓勵進程之間的交互，而進程間通信是進程交互的一種方式。在Linux中，進程間通信(IPC)是一種進程之間交換數(shù)據(jù)和信息的技術，這種技術包括多個子技術，如管道、套接字、共享內存、消息隊列等。在本篇文章中，我們將介紹如何使用Linux消息隊列實現(xiàn)進程間通信。
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1. 什么是消息隊列
在計算機系統(tǒng)中，消息隊列是一種用于進程間通信的系統(tǒng)調用，它允許多個進程通過消息來進行通信。消息隊列是一個存放消息的隊列，其中每個消息都有一個特定的類型和一個消息體。多個進程可以通過消息隊列進行信息交換，發(fā)送者將消息放入隊列，而接收者則從隊列中讀取消息。消息隊列是一種異步通信機制，因為發(fā)送者不需要等待接收者讀取其消息。
2. 創(chuàng)建和操作消息隊列
創(chuàng)建消息隊列的函數(shù)為msgget(),該函數(shù)需要一個鍵值和一些標志來創(chuàng)建一個消息隊列?？梢允褂胒tok()函數(shù)將文件路徑和一個id作為輸入，生成一個唯一的鍵值，用于識別消息隊列。
int msgget(key_t key, int msg);
key是由ftok()函數(shù)生成的鍵值, msg表示創(chuàng)建消息隊列的選項。
成功創(chuàng)建消息隊列后，我們可以使用msgsnd()向消息隊列發(fā)送消息。
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msg);
msqid是一個標識消息隊列的整數(shù)，msgp是指向消息結構的指針，msgsz是消息的長度，msg是消息發(fā)送的選項。當發(fā)送失敗時，msgsnd()返回-1。
接收消息時，可以使用msgrcv()函數(shù)。msgrcv()函數(shù)從消息隊列中讀取一個消息，如果消息隊列中沒有消息，則會阻塞等待消息的到來。
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msg);
msqid是標識消息隊列的整數(shù)，msgp是指向消息緩沖區(qū)的指針，msgsz是消息緩沖區(qū)的大小，msgtyp是要讀取的消息類型，msg是消息接收的選項。當接收失敗時，msgrcv()返回-1。
3. 示例程序
以下是一個示例程序，用于說明如何在進程之間使用消息隊列來傳遞信息。在本例中，我們有兩個程序，一個程序用于發(fā)送消息，另一個程序用于接收消息。
消息隊列示例代碼如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_TEXT 512
struct message {
long msg_type;
char msg_text[MAX_TEXT];
};
int mn() {
struct message msg;
int msgid;
//創(chuàng)建鍵值
key_t key = ftok(“.”, ‘a’);
//創(chuàng)建消息隊列
msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);
if (msgid == -1) {
printf(“Fled to create message queue.”);
return -1;
}
printf(“Type a message to send: “);
fgets(msg.msg_text, MAX_TEXT, stdin);
msg.msg_type = 1;
//發(fā)送消息
if (msgsnd(msgid, &msg, strlen(msg.msg_text) + 1, 0) == -1) {
printf(“Fled to send message.”);
return -1;
}
printf(“Message sent: %s”, msg.msg_text);
return 0;
}
接收消息的程序示例代碼：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_TEXT 512
struct message {
long msg_type;
char msg_text[MAX_TEXT];
};
int mn() {
struct message msg;
int msgid;
//創(chuàng)建鍵值
key_t key = ftok(“.”, ‘a’);
//創(chuàng)建消息隊列
msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);
if (msgid == -1) {
printf(“Fled to create message queue.”);
return -1;
}
//接收消息
if (msgrcv(msgid, &msg, MAX_TEXT, 1, 0) == -1) {
printf(“Fled to receive message.”);
return -1;
}
printf(“Message received: %s”, msg.msg_text);
//刪除消息隊列
if (msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
printf(“Fled to delete message queue.”);
return -1;
}
return 0;
}
4.
使用Linux消息隊列進行進程間通信是一種可靠和靈活的方式。消息隊列提供異步通信，因此在發(fā)送消息時不需要等待接收者讀取消息。使用消息隊列的主要優(yōu)點是，具有高效、快速、可靠和可擴展性，可以處理大量數(shù)據(jù)和多個進程的并發(fā)請求。
在使用消息隊列時，需要注意的問題是，要確保消息隊列的一致性和可靠性，即保證消息發(fā)送時發(fā)生的錯誤可以得到處理和糾正。同時，也需要注意避免消息隊列擁塞和垃圾信息的產生。
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Binder機制概述
Android進程間通訊是通過Binder機制來實現(xiàn)的,Android是基于linux系統(tǒng)因此有必要了解Linux系統(tǒng)進程相關知識.
Linux系統(tǒng)中(其他系統(tǒng)也是這樣)不同進程之間不允許直接操作或訪問另一進程.也就是進程隔離.
為了保證用戶進程不能直接訪問內核,操作系統(tǒng)從邏輯上將虛擬空間劃分為用戶空間和內核空間.內核程序運行在內核空間(kernel space),應用程序運行在用戶空間(user space).為了安全,他們之間是隔離的,即使用戶程序奔潰了,也不會影響內核.內核空間數(shù)據(jù)是可以共享的,用戶空間不可以.
用戶空間訪問內核空間只能通過系統(tǒng)調用,系統(tǒng)調用是用戶空間訪問內核空間的唯一方式,保證所有資源訪問在內核控制下,避免了用戶對系統(tǒng)資源的越權訪問,提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性.
copy_from_user:將用戶空間數(shù)據(jù)拷貝到內核空間
copy_to_user:將內核空間數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間
由于用戶進程不能直接訪問硬件地址,所以系統(tǒng)提供了一種機制:內存映射(Memory Map).在Linux中通過調用函數(shù)mmap實現(xiàn)內存映射,將用戶空間一塊內存地址映射到內核空間.映射關系建立后,對用戶空間內存的修改可以反應到內核空間.內存映射可減少拷貝次數(shù).
如果沒有內存映射,用戶進程需要訪問硬盤文件時,需要在內核空間創(chuàng)建一片頁緩存,將硬盤文件數(shù)據(jù)拷貝到頁緩存然后用戶進程在拷貝頁緩存數(shù)據(jù),需要兩次拷貝.通過內存映射后硬盤文件可以和內核的虛擬內存直接映射,減少一次拷貝.
如圖
inter-process-communication進程間通信,指進程間交換數(shù)據(jù)的過程.
Linux提供了很多進程間通訊的機制,主要有管道(pipe)、消息隊列(Message)、信號(sinal)、信號量(semophore)、套接字(socket)等
內核程序在內核空間分配并開辟一塊內核緩沖區(qū),發(fā)送進程將數(shù)據(jù)通過copy_from_user拷貝到內核空間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),內核空間通過copy_to_user將數(shù)據(jù)拷貝到接收進程,這樣就實現(xiàn)了一次進程間通信.如圖
Linux的IPC機制有兩個問題:
1.數(shù)據(jù)通過用戶空間->內核空間->用戶空間,經過兩次拷貝,效率不高
2.接伍裂收進程無法預先知道數(shù)據(jù)大小,只拿弊能盡可能大創(chuàng)建數(shù)據(jù)緩沖區(qū),或腔敏閉通過api消息頭獲取消息體的大小,浪費了空間或時間.
Android進程間通信通過Binder實現(xiàn),下面介紹Binder機制通信原理,為什么是Binder
內核程序創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)接收緩存區(qū),同時創(chuàng)建一個內核緩沖區(qū).并建立內核緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)內存映射,以及數(shù)據(jù)內核緩沖區(qū)和接收進程用戶空間的映射關系.發(fā)送進程通過copy_from_user將數(shù)據(jù)拷貝到內核數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū),因為內核數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)和內核緩沖區(qū)以及接收進程用戶空間存在映射關系,相當于將數(shù)據(jù)發(fā)送到了接收進程.完成了一次進程間通信.如圖
Binder機制是c/s架構的,由Client、server、ServiceManager和Binder組成.client、server和serviceManager都是獨立的進程,由于Linux進程隔離的原因,所以需要借助Binder進行通信.
Binder通信主要有三個步驟:注冊服務、獲取服務、使用服務.如下圖
從上一條Binder實現(xiàn)原理示例圖中可以看到,Binder可分為Java Binder、Native Binder和Kernal Binder.應用開發(fā)需要了解Java Binder和Navive Binder.這里只介紹Binder基本原理.具體可查看文章結尾的鏈接.
感謝
all first_rank_ecpm_v3~rank_business_v.ecpm_v3_rank_business_v1&utm_term=Binder&spm=1018.2118.3001.4187
linux 進程 消息隊列的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內容，更多關于linux 進程 消息隊列,Linux進程如何通過消息隊列實現(xiàn)進程間通信,Binder機制概述的信息別忘了在本站進行查找喔。
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分享名稱：Linux進程如何通過消息隊列實現(xiàn)進程間通信(linux進程消息隊列)
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