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隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中的軟件開發(fā)變得越來越復雜。為了面對不斷變化的需求，開發(fā)人員們需要確保計算機系統(tǒng)之間無縫的通信和數(shù)據(jù)交換。而這需要借助于一些高級的通信機制和技術(shù)，例如消息隊列通信技術(shù)。本文將從以下幾個方面介紹Linux下的消息隊列通信技術(shù)。
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一、概述
消息隊列通信技術(shù)是一種互進式通信方式，它允許在不同的進程之間傳遞定長的消息。在Linux系統(tǒng)上，消息隊列技術(shù)可以用于進程之間，線程之間以及進程和線程之間的通信。與信號量和共享內(nèi)存不同，消息隊列以消息為單位，提供了一種非常簡單、靈活而且可靠的通信方式。
二、Linux下的消息隊列實現(xiàn)
Linux內(nèi)核主要提供了兩種不同的消息隊列實現(xiàn)方式：System V IPC 和 POSIX IPC。系統(tǒng) V IPC 是最早的一種實現(xiàn)方式，它使用了三個函數(shù)來創(chuàng)建、發(fā)送和接收消息：msgget（消息隊列的創(chuàng)建）、msgsnd（消息的發(fā)送）和msgrcv（消息的接收）。這個 API 接口在使用時有一定的限制，例如在發(fā)送消息時需要指定消息的大小，如果消息的大小超過了規(guī)定的更大值，那么消息將無法發(fā)送。而 POSIX IPC 的實現(xiàn)則更加靈活，它提供了一組庫函數(shù)來創(chuàng)建、發(fā)送和接收消息隊列，同時支持不同大小的消息。
三、消息隊列通信技術(shù)的優(yōu)缺點
消息隊列通信技術(shù)具有以下優(yōu)點：
1. 程序解耦：消息隊列可以通過完全不同的進程和線程傳遞消息，從而實現(xiàn)程序的解耦。這使得程序更加靈活、可擴展和容易維護。
2. 高可靠性：消息隊列在消息傳遞過程中可以處理丟失、重復和使用的消息，從而保證消息的可靠性。與 UDP 和 TCP 套接字不同，消息隊列不需要保證消息的傳遞順序，因此可以在高負載和高并發(fā)的環(huán)境中發(fā)揮更好的性能。
3. 簡單性：相比于信號量和共享內(nèi)存，消息隊列通信技術(shù)的使用更加簡單易懂。
雖然消息隊列通信技術(shù)具有很多優(yōu)點，但也有一些缺點：
1. 性能問題：使用消息隊列會導致額外的內(nèi)存和 CPU 開銷，從而影響程序的整體性能。因此，在使用時需要對程序進行優(yōu)化和調(diào)整，確保程序能夠正常運行。
2. 傳輸數(shù)據(jù)類型的局限性：消息隊列通信技術(shù)只支持定長的消息傳輸，因此在傳輸非定長的數(shù)據(jù)時可能會遇到一些問題。
四、消息隊列在實際應用中的應用
在實際應用中，消息隊列通信技術(shù)被廣泛應用于各種系統(tǒng)之間的通信和數(shù)據(jù)交換中，例如：
1. 在分布式系統(tǒng)中，消息隊列通信技術(shù)可以用于進程和服務之間的通信，如微服務架構(gòu)中所應用的。
2. 在實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，消息隊列通信技術(shù)可以用于數(shù)據(jù)在不同進程之間的傳輸和處理。
3. 在 IoT 等環(huán)境中，消息隊列通信技術(shù)可以用于設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和處理，從而實現(xiàn)高效的設(shè)備管理和控制。
五、
本文介紹了Linux下的消息隊列通信技術(shù)，從消息隊列的概述、Linux下的消息隊列實現(xiàn)、消息隊列的優(yōu)缺點以及消息隊列在實際應用中的應用等方面進行了闡述。消息隊列通信技術(shù)是一種非常實用的通信機制和技術(shù)，在日常開發(fā)中可以幫助開發(fā)人員更加有效地解決通信和數(shù)據(jù)交換問題。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux系統(tǒng)的進程間通信有哪幾種方式
- 在linux的進程通信技術(shù)中把消息隊列結(jié)構(gòu)的msg_type設(shè)置為1表示什么意思啊？
- linux怎么從mq里面讀取報文信息
linux系統(tǒng)的進程間通信有哪幾種方式
數(shù)據(jù)傳輸
一個進程需要將它的數(shù)據(jù)發(fā)送給另一個進程，發(fā)送的數(shù)據(jù)量在一個字節(jié)到幾M字節(jié)之間
共享數(shù)據(jù)
多個進程想要操作共享數(shù)據(jù)，一個進程對共享數(shù)據(jù)
通知事
一個進程需要向另一個或一組進程發(fā)送消息，通知它（它們）發(fā)生了某種事件（如進程終止時要通知父進程）。
資源共享
多個進程之間共享同樣的資源。為了作到這一點廳拍，需要內(nèi)核提供鎖和同步機制。
進程控制
有些進程希望完全控制另一個進程的執(zhí)行（如Debug進程），此時控制進程希望能夠攔截另一個進程的所有陷入和異常，并能夠及時知道它的狀態(tài)改變。
Linux 進程間通信（IPC）的發(fā)展
linux下的進程通信手段基本上是從Unix平臺上的進程通信手段繼承而來的。而對Unix發(fā)展做出重大貢獻的兩大主力AT&T的貝爾實驗室及BSD（加州大學伯克利分校的伯克利軟件發(fā)布中心）在進程間通信方面的側(cè)重點有所不同。
前者對Unix早期的進程間通信手段進行了系統(tǒng)的改進和擴充，形成了“system V IPC”，通信進程局限在單個計算機內(nèi)；
后者則跳過了該限制，形成了基于套接口（socket）的進程間通信機制。
Linux則把兩者繼承了下來
早期UNIX進程間通信
基于System V進程間通信
基于Socket進程間通信
POSIX進程間通信。
UNIX進程間通信方式包括：管道、FIFO、信號。
System V進程間通信方式包括：System V消息隊列、System V信號燈、System V共享內(nèi)存
POSIX進程間通信包括：posix消息隊列、posix信號燈、posix共享內(nèi)存。
由于Unix版本的多樣性，電子電氣工程協(xié)會（IEEE）開發(fā)了一個獨立的Unix標準，這個新的ANSI Unix標準被稱為計算機環(huán)境的可移植性操作系統(tǒng)界面（PSOIX）?，F(xiàn)有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX標準的，而Linux從一開始就遵循POSIX標準；
BSD并不是沒有涉足單機內(nèi)的進程間通信（socket本身就可以用于單機內(nèi)的進程間通信）。事實上，很多Unix版本的單機IPC留有BSD的痕跡，如4.4BSD支持的匿名內(nèi)存映射、4.3+BSD對可靠信號語義的實現(xiàn)等等。
linux使用的進程間通信方式
管道（pipe）,流管道(s_pipe)和有名管道（FIFO）
信號（signal）
消息隊列
共享內(nèi)存
信號轎清量
套接字（socket)
管道( pipe )
管道這種通訊方式有兩種限制，一是半雙工的通信，數(shù)據(jù)只能單向流動，二是只能在具有親緣關(guān)系的進程間使用。進程的親緣關(guān)系通常是指父子進程關(guān)系。
流管道s_pipe: 去除了之一種限制,可以雙向傳輸.
管道可用于具有親緣關(guān)系進程間的通信，命名管道:name_pipe克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關(guān)系進程間的通信；
信號量( semophore )
信號量是一個計數(shù)器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時，其他進程也訪問該資源。因此，主要作為進程間以及同一進程內(nèi)不同線程之間的同步手段。
信號是比較復雜的通信方式，用于通知接受進程有某種事件發(fā)生，除了用于進程間通信外，進程還可以發(fā)送信號給進程本身；linux除了支持Unix早期信號語義函數(shù)sigal外，還支持語義符合Posix.1標準的信號函數(shù)sigaction（實際上，該扮帆羨函數(shù)是基于BSD的，BSD為了實現(xiàn)可靠信號機制，又能夠統(tǒng)一對外接口，用sigaction函數(shù)重新實現(xiàn)了signal函數(shù)）；
消息隊列( message queue )
消息隊列是由消息的鏈表，存放在內(nèi)核中并由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點。
消息隊列是消息的鏈接表，包括Posix消息隊列system V消息隊列。有足夠權(quán)限的進程可以向隊列中添加消息，被賦予讀權(quán)限的進程則可以讀走隊列中的消息。消息隊列克服了信號承載信息量少，管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點。
信號 ( singal )
信號是一種比較復雜的通信方式，用于通知接收進程某個事件已經(jīng)發(fā)生。
主要作為進程間以及同一進程不同線程之間的同步手段。
共享內(nèi)存( shared memory )
共享內(nèi)存就是映射一段能被其他進程所訪問的內(nèi)存，這段共享內(nèi)存由一個進程創(chuàng)建，但多個進程都可以訪問。共享內(nèi)存是最快的 IPC 方式，它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設(shè)計的。它往往與其他通信機制，如信號量，配合使用，來實現(xiàn)進程間的同步和通信。
使得多個進程可以訪問同一塊內(nèi)存空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通信機制運行效率較低而設(shè)計的。往往與其它通信機制，如信號量結(jié)合使用，來達到進程間的同步及互斥。
套接字( socket )
套解口也是一種進程間通信機制，與其他通信機制不同的是，它可用于不同機器間的進程通信
更為一般的進程間通信機制，可用于不同機器之間的進程間通信。起初是由Unix系統(tǒng)的BSD分支開發(fā)出來的，但現(xiàn)在一般可以移植到其它類Unix系統(tǒng)上：Linux和System V的變種都支持套接字。
進程間通信各種方式效率比較
類型
無連接
可靠
流控制
記錄消息類型
優(yōu)先級
普通PIPE N Y YN
流PIPE N Y YN
命名PIPE(FIFO) N Y YN
消息隊列 N Y YY
信號量 N Y YY
共享存儲 N Y YY
UNIX流SOCKET N Y YN
UNIX數(shù)據(jù)包SOCKET Y Y NN
注:無連接: 指無需調(diào)用某種形式的OPEN,就有發(fā)送消息的能力流控制:
如果系統(tǒng)資源短缺或者不能接收更多消息,則發(fā)送進程能進行流量控制
各種通信方式的比較和優(yōu)缺點
管道：速度慢，容量有限，只有父子進程能通訊
FIFO：任何進程間都能通訊，但速度慢
消息隊列：容量受到系統(tǒng)限制，且要注意之一次讀的時候，要考慮上一次沒有讀完數(shù)據(jù)的問題
信號量：不能傳遞復雜消息，只能用來同步
共享內(nèi)存區(qū)：能夠很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一個進程在寫的時候，另一個進程要注意讀寫的問題，相當于線程中的線程安全，當然，共享內(nèi)存區(qū)同樣可以用作線程間通訊，不過沒這個必要，線程間本來就已經(jīng)共享了同一進程內(nèi)的一塊內(nèi)存
如果用戶傳遞的信息較少或是需要通過信號來觸發(fā)某些行為．前文提到的軟中斷信號機制不失為一種簡捷有效的進程間通信方式．
但若是進程間要求傳遞的信息量比較大或者進程間存在交換數(shù)據(jù)的要求，那就需要考慮別的通信方式了。
無名管道簡單方便．但局限于單向通信的工作方式．并且只能在創(chuàng)建它的進程及其子孫進程之間實現(xiàn)管道的共享：
有名管道雖然可以提供給任意關(guān)系的進程使用．但是由于其長期存在于系統(tǒng)之中，使用不當容易出錯．所以普通用戶一般不建議使用。
消息緩沖可以不再局限于父子進程，而允許任意進程通過共享消息隊列來實現(xiàn)進程間通信，并由系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來實現(xiàn)消息發(fā)送和接收之間的同步，從而使得用戶在使用消息緩沖進行通信時不再需要考慮同步問題，使用方便，但是信息的復制需要額外消耗CPU的時間，不適宜于信息量大或操作頻繁的場合。
共享內(nèi)存針對消息緩沖的缺點改而利用內(nèi)存緩沖區(qū)直接交換信息，無須復制，快捷、信息量大是其優(yōu)點。
但是共享內(nèi)存的通信方式是通過將共享的內(nèi)存緩沖區(qū)直接附加到進程的虛擬地址空間中來實現(xiàn)的，因此，這些進程之間的讀寫操作的同步問題操作系統(tǒng)無法實現(xiàn)。必須由各進程利用其他同步工具解決。另外，由于內(nèi)存實體存在于計算機系統(tǒng)中，所以只能由處于同一個計算機系統(tǒng)中的諸進程共享。不方便網(wǎng)絡通信。
共享內(nèi)存塊提供了在任意數(shù)量的進程之間進行高效雙向通信的機制。每個使用者都可以讀取寫入數(shù)據(jù)，但是所有程序之間必須達成并遵守一定的協(xié)議，以防止諸如在讀取信息之前覆寫內(nèi)存空間等競爭狀態(tài)的出現(xiàn)。
不幸的是，Linux無法嚴格保證提供對共享內(nèi)存塊的獨占訪問，甚至是在您通過使用IPC_PRIVATE創(chuàng)建新的共享內(nèi)存塊的時候也不能保證訪問的獨占性。 同時，多個使用共享內(nèi)存塊的進程之間必須協(xié)調(diào)使用同一個鍵值。
在linux的進程通信技術(shù)中把消息隊列結(jié)構(gòu)的msg_type設(shè)置為1表示什么意思??？
在消息隊列中可能有各種各樣類型的消息，就像網(wǎng)頁一樣，有圖片，有文字，，怎么區(qū)分這些消息凱陵呢，就是給不同類型的消息賦予不同的類型值以區(qū)分，，，凡是msg_type=1的消息都屬盯顫戚于洞談同一類消息。。
搜一下：在linux的進程通信技術(shù)中把消息隊列結(jié)構(gòu)的msg_type設(shè)置為1表示什么意思??？
linux怎么從mq里面讀取報文信息
在Linux中,可以通過以下方式從消息隊列MQ中讀取報文信息:
1. 使用自帶的PN命令。如果使用的消息隊列系統(tǒng)自帶有消息查詢命令,可以直接使用該命令查詢消息隊列中的報文。如RabbitMQ有rabbitmqctl list_queues等命令。
2. 使用消息隊列的API。大多數(shù)消息隊列系統(tǒng)都提供了客戶端API,可以通過編寫程序使用 API 讀取消息隊列中的消息。例如:
– RabbitMQ提供AMQP客戶端API,可以使用Polyglot AMQP, librabbitmq等庫調(diào)用API讀取消息。
– Kafka提供Kafka客戶端API,可以使用kafka-python, librdkafka等庫調(diào)用API讀取主題中的消息。
– ActiveMQ提供JMS API,可以使用JMS客戶端如NMS讀取消息。
使用消息隊列的API是主流的讀取MQ報文的方式。需要選擇消息隊列對應的客戶端API,編寫讀取消息的程序。
3. 使用消息隊列提供的管理工具。一些消息隊列系統(tǒng)提供了并模圖形化的管理控制臺或工具,可以通過該工具查詢和讀取消息隊列中的報文信息。如:
– RabbitMQ提供了RabbitMQ Management插件,可以通過Web UI查詢消息隊列信息。
– Kafka提供了Confluent Control Center等工具可以管理主題和消費消息。
– ActiveMQ提乎肆供了ActiveMQ Console可以管理消息和訂閱者。
使用管理工具可以更直觀簡便地讀取MQ中的報文信息。
4. 解析消息隊列的數(shù)據(jù)存儲。一些消息隊列系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫等方式存儲消息數(shù)據(jù),通過解析其數(shù)據(jù)存儲也可以讀取報文信息。但這種方式較復雜,需要深入研究消息隊列的內(nèi)部實現(xiàn),一般不推薦。
所以,讀取Linux下MQ的報文信息,推薦的方式主要是:
1) 使用消息隊列自帶的命令行工具(如果有)
2) 調(diào)用消息隊列提供的API,編寫程序讀取消息
3) 使用消息隊列的管理控制臺或圖形化工具查詢消息絕頃緩
這幾種方式可以比較方便和標準地讀取MQ中的報文信息。選擇具體的方式需要根據(jù)使用的消息隊列系統(tǒng)來決定。
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新聞標題：深入探索：Linux下的消息隊列通信技術(shù) (linux消息隊列通信)
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