用消息队列实现Client和Server间的通信

用消息队列实现Client和Server间的通信在UNIX系统的内部结构中，含有消息机构，即所有的消息都放在内核中，并且它们都有一个相应的消息队列号。消息机构允许进程发送一个消息到任意其它进程，从而实现系统中进程间的通信。一、UNIX系统中的消息机构消息是一个格式化的可变长度的信息单元。它有如下属性：(1)长整数类型(2)消息的数据长度(3)数据。由于消息的长度是可变的，故将消息分为消息首部和消息数据两部分。在消息首部中，记录着消息的类型和大小，指向消息数据区的指针，消息队列的链接指针等。每个消息队列有一个称为key的名称，如同用户文件描述符一样，每个消息队列还有一个消息队列描述符。此外，在一个系统中，可能有若干个消息队列，所有消息队列的头标组成一个数组。图1示出了消息和消息队列的数据结构。图1消息和消息队列的数据结构1.建立或返回消息队列描述符进程可用系统调用megget来建立或返回消息队列的描述符。该系统调用的语法格式为：intmegget(key,msgflg)key_tkey;intmegflg;其中，key是消息队列的名字；msgflg是用户设置的标志。如果IPC_CREAT表示系统无以key命名的消息队列，则建立消息队列标识符；若已存在，则返回消息队列描述符msgid。对于系统调用，核心将搜索消息队列头标数组，确定是否有指定关键字的消息队列。若无，核心将分配一新的队列结构，并返回给用户一个消息队列描述符；否则，它只是检查消息队列的许可权之后便返回。2.消息的发送进程可用megsnd()系统调用来发送一个消息，并将它链入消息队列的尾部。该系统调用的语法格式如下：intmsgsnd(msgid,msgp,msgsz,msgflg)intmsgid;structmsgbuf*msgp;intmsgsz,msgflg;其中，msgid是由msgget返回的消息队列描述符；msgp指向包含这条消息的结构，该结构由如下两个成员组成：structmsgbuf{longmtype;/*消息类型*/charmtext[];/*消息的文本*/}msgsz是mtext的字节长度；msgflg规定了当无内存空间来存储消息时，进程等待还是立即返回。对于msgsnd()系统调用，核心检查消息队列描述符和许可权是否合法；消息长度是否超过系统规定的长度，若过长，进程睡眠等待出现足够大的空间，通过检查后，核心为消息分配消息数据区，并将消息从用户空间拷贝到消息数据区，分配消息首部，将它链入该消息队列的尾部，在消息首部填写消息类型，大小以及指向消息数据区的指针，还有修改消息队列的头标中的数据。然后唤醒在等待消息到来的队列中睡眠的进程。3.消息的接收进程可用msgrcv()系统调用，从消息队列中读一条消息，语法格式为：intmsgrcv(msgid,msgp,msgsz,msgtyp,msgflg)intmsgid,msgsz,msgflg;structmsgbuf*msgp;longmsgtyp;其中，msgid,msgp,msgsz,msgflg与msgsnd相似，msgtype是规定用户想读的消息类型。对于msgrcv()系统调用是先由核心检查消息队列标识符和许可权，接着根据msgtyp分三种情况处理。(1)msgtyp=0，核心寻找消息队列中的第一个消息，并将它返回给调用进程；(2)msgtyp为正整数，核心返回给类型的第一个消息；(3)msgtyp为负整数，核心应在其类型值小于或等于msgtyp绝对值的所有消息中，选择类型最低的第一消息返回。如果所返回的消息的大小等于或小于用户请求，核心便将消息正文拷贝到用户区，再从队列中删除该消息，并唤醒睡眠的发送进程；如果消息比用户要求的大，则系统返回错误信息。4.消息队列的操纵可利用msgctl()系统调用，来改变消息队列的属性，即拥有者，许可权等。其语法格式如下：intmsgctl(msgid,cmd,buf)intmsgid,cmd;structmsgid_ds*buf;其中，cmd是规定的命令；buf是用户缓冲区地址，用户用它来存放控制参数和查询结果。命令可分为三类：(1)用于查询有关消息队列的情况。(2)用于改变有关消息队列的属性。(3)消除消息队列的标识符。二、多路复用消息在客户-服务员模型中，一个服务员往往对应多个客户。这时我们可以利用消息的类型参量，让多个进程把消息放入同一个队列中，以便消息队列能够多路复用。如图2所示，我们只要把type置为1，以表示消息是从客户流向服务员的。如果客户把它的进程号作为消息的一部分传递，那么服务员只要把客户进程号作为其消息类型，把它的消息发送给客户进程。每个客户进程都把msgrcv的参数msgtyp置为其进程号。图2消息队列的多路复用三、应用实例由上面介绍，我们了解了UNIX操作系统中消息队列机构及调用方法，为了进一步说明其在Client和Server间的通信，我们给出如下应用实例：1.实例说明本例主要是Client端向Server端提出查询申请，Server端通过访问系统上INFORMIX数据库，将所得信息反馈给Client端。其中，把消息类型设为1表明消息是从Client端传到Server端，消息类型设为2表明消息是从Server端传到Client端。INFORMIX中的数据库dxddb里的表dxdtable数据结构如下：(1)namechar(8)/*姓名*/(2)acct_nochar(16)/*帐号*/(3)ph_codechar(8)/*电话号码*/2.程序说明(1)头文件(文件名：msgg.h)#includesys/types.h#includesys/ipc.h#includesys/msg.h#defineMKEY11234L#defineMKEY22345L#defineRERMS0666(2)公用函数mesg_recv(id,mesgptr)intid;Mesg*mesgptr;{intn;n=msgrcv(id,(char*)&(mesgptr-mesg_type),MAXMESGDATA,mesgptr-mesg_type,0);if((mesgptr-mesg_len=n)0)printf(msgrcverror.\n);return(n);}mesg_send(id,mesgptr)intid;Mesg*mesgptr;{if(msgsnd(id,(char*)&(mesgptr-mesg_type),mesgptr-mesg_len,0)!=0)printf(msgsnderror\n);}(3)Client端程序(文件名：client.c)#includemsgg.h#includestdio.h#defineMAXMESGDATA1024typedefstruct{intmesg_len;longmesg_type;charmesg_data[1024];}Mesg;Mesgmesg;inti;main(){intid;intsum;sum=0;for(;;)if((id=msgget(MKEY1,0))0)printf(client:cannotmsggetmessagequeue1.\n);elseprintf(CLIENT(%d)-pleasesendamessage:,sum++);client(id);}if(msgctl(id,IPC_RMID,(structmsqid_ds*)0)0)printf(client:can'tPMINmessagequeue1.\n);exit(0);}client(id)intid;{intn;if(fgets(mesg.mesg_data,MAXMESGDATA,stdin)==NULL)printf(filenamereaderror.\n);n=strlen(mesg.mesg_data);if(mesg.mesg_data[n-1]=='\n')n--;mesg.mesg_data[n]='\0';mesg.mesg_len=n;mesg.mesg_type=1L;mesg_send(id,&mesg);printf(client:thismessagehasbeensenttoserver.\nthemessagefromserveris:\n\n);mesg.mesg_type=2L;while((n=mesg_recv(id,&mesg))0)if(write(1,mesg.mesg_data,n)!=n)printf(datawriteerror.\n);if(n0)printf(datareaderror.\n);}(4)Server端程序(文件名：server.ec)#includemsgg.h#includestdio.h#defineMESGHDRSIZE1024$typedefstruct{charname[9];characct_no[17];charph_code[8];}st;$typedefstruct{intmesg_len;longmesg_type;charmesg_data[8];stp_code;}Mesg;$typedefstruct{intmesg_len;longmesg_type;charmesg_error[20];}Mesg1;$includesqltypes.h;$includesqlca;$Mesgmesg;$Mesg1mesg1;$charmm[9];main(){intid;intsum;sum=0;for(;;){if((id=msgget(MKEY1,RERMS|IPC_CREAT))0)printf(server:cannotgetmessagequeue1.\n);else{printf(server:waittingforserver....);printf(%d\n,sum++);server(id);}}}server(id)intid;{intn,filefd;$databasedxddb;mesg.mesg_type=1L;if((n=mesg_recv(id,&mesg))=0)printf(serve:filenamereaderror\n);mesg.mesg_data[n]='\0';strcpy(mm,mesg.mesg_data);printf(thismessageis:%s\n,mm);mesg.mesg_type=2L;$select*into$mesg.p_codefromdxdtablewhereph_code=$mm;if(sqlca.sqlcode==0){printf(thisnameis:%s\n,mesg.p_code.name);printf(begintosendthismessagetoclient.\n);mesg.mesg_len=sizeof(mesg);mesg_send(id,&mesg);mesg.mesg_len=0;mesg_send(id,&mesg);}else{printf(thisphonenumberisnotexist!\n);strcpy(mesg1.mesg_error,therearenotthisnumber!);mesg1.mesg_type=2L;mesg1.mesg_len=strlen(mesg1.mesg_error);mesg_send(id,&mesg1);mesg1.mesg_len=0;mesg_send(id,&mesg1);}}参考文献1.汤子瀛杨成忠哲凤屏·计算机操作系统·西安电子科技大学出版社1984.112.孙义章立生等·UNIX环境下的网络程序设计·学苑出版社1994.03ACommunicationRealizationBetweenClientAndServerWithMessagesQueueXudongDing(THEIND