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用消息队列实现Client和Server间的通信 本文主要介绍UNIX操作系统中消息队列机制、调用方法以及多路复用消息技术，通过应用实例，给出了其在Client和Server间的通信实现。 网络应用的标准模型是客户一服务员模型。在金融系统应用软件开发中，这种模型被广泛的采用，并且实现这种模型的方法多种多样。因此，根据不同的业务类型，选择较好的实现方法至关重要。 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： int megget(key,msgflg) key_t key; int megflg; 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： int msgsnd(msgid,msgp,msgsz,msgflg) int msgid; struct msgbuf * msgp; int msgsz,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： struct msgbuf { long mtype; /* 消息类型 */ char mtext[ ]; /* 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： int msgrcv(msgid,msgp,msgsz,msgtyp,msgflg) int msgid,msgsz,msgflg; struct msgbuf * msgp; long msgtyp; 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： int msgctl(msgid,cmd,buf) int msgid,cmd; struct msgid_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) name char( /* 姓名 */ (2) acct_no char(16) /* 帐号 */ (3) ph_code char( /* 电话号码 */ 2.程序说明 (1)头文件(文件名：msgg.h) #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> #define MKEY1 1234L #define MKEY2 2345L #define RERMS 0666 (2)公用函数 mesg_recv(id,mesgptr) int id; Mesg *mesgptr; { int n; n=msgrcv(id,(char *) & (mesgptr->mesg_type),MAXMESGDATA, mesgptr->mesg_type,0); if((mesgptr->mesg_len=n)<0) printf("msgrcv error.\n"); return(n); } mesg_send(id,mesgptr) int id; Mesg * mesgptr; { if(msgsnd(id,(char*)&(mesgptr->mesg_type), mesgptr->mesg_len,0)!=0) printf("msgsnd error\n"); } (3)Client端程序(文件名：client.c) #include "msgg.h" #include <stdio.h> #define MAXMESGDATA 1024 typedef struct { int mesg_len; long mesg_type; char mesg_data[1024]; } Mesg; Mesg mesg; int i; main() { int id; int sum; sum=0; for(; { if((id=msgget(MKEY1,0))<0) printf("client: can not msgget message queue 1.\n"); else printf("CLIENT(%d)-> please send a message: ",sum++); client(id); } if(msgctl(id,IPC_RMID,(struct msqid_ds*)0)<0) printf("client: can't PMIN message queue 1.\n"); exit(0); } client(id) int id; { int n; if (fgets(mesg.mesg_data,MAXMESGDATA,stdin)==NULL) printf("filename read error.\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: this message has been sent to server. \nthe message from server is: \n\n"); mesg.mesg_type=2L; while((n=mesg_recv(id,&mesg))>0) if(write(1,mesg.mesg_data,n)!=n) printf("data write error.\n"); if (n>0) printf("data read error.\n"); } (4)Server端程序(文件名：server.ec) #include "msgg.h" #include <stdio.h> #define MESGHDRSIZE 1024 $typedef struct { char name[9]; char acct_no[17]; char ph_code[8]; } st; $typedef struct { int mesg_len; long mesg_type; char mesg_data[8]; st p_code; } Mesg; $typedef struct { int mesg_len; long mesg_type; char mesg_error[20]; } Mesg1; $include sqltypes.h; $include sqlca; $Mesg mesg; $Mesg1 mesg1; $char mm[9]; main() { int id; int sum; sum=0; for(; { if((id=msgget(MKEY1,RERMS|IPC_CREAT))<0) printf("server: can not get message queue 1.\n"); else { printf("server: waitting for server.... "); printf("%d \n",sum++); server(id); } } } server(id) int id; { int n,filefd; $database dxddb; mesg.mesg_type=1L; if((n=mesg_recv(id,&mesg))<=0) printf("serve:filename read error\n"); mesg.mesg_data[n]='\0'; strcpy(mm,mesg.mesg_data); printf("this message is :%s \n",mm); mesg.mesg_type=2L; $select * into $mesg.p_code from dxdtable where ph_code = $mm; if(sqlca.sqlcode==0) { printf("this name is :%s\n",mesg.p_code.name); printf("begin to send this message to client.\n"); mesg.mesg_len=sizeof(mesg); mesg_send(id,&mesg); mesg.mesg_len=0; mesg_send(id,&mesg); } else { printf("this phone number is not exist ! \n"); strcpy(mesg1.mesg_error,"there are not this number !"); mesg1.mesg_type=2L; mesg1.mesg_len=strlen(mesg1.mesg_error); mesg_send(id,&mesg1); mesg1.mesg_len=0; mesg_send(id,&mesg1); } }