c - 消息队列 : Bug with receiving

Question

我正在编写一个使用消息队列的软件。我有一个问题:

主进程创建了 16 个儿子(带 fork)，每个儿子为下一个儿子写一条消息。然后，他们等待接收消息。 (儿子“0”给儿子“1”发消息，……，儿子“15”给儿子“0”发消息)。

它在大多数情况下都运行良好，但有时会发生一些奇怪的事情......尽管它是由相应的儿子发送的，但进程永远不会收到它的消息!我会说它在 10 次成功后发生一次。

我已经能够编写一段有错误的代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

struct buf
{
    long mtype;
    int data[32];
};

int main(int arc, char** argv)
{
    int son = 0;
    int pid = 0;
    struct buf msgbuf;

    key_t key;
    key = ftok(argv[0], 'O');

    int qid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666);
    if(qid < 0)
    {
        printf("Error\n");
        return -1;
    }

    //Creates 16 sons
    for(int i = 0; i < 16; i++)
    {
        pid = i;
        son = fork();
        if(son == 0)
            break;
    }

    if(son == 0)
    {
        msgbuf.mtype = ((pid + 1) % 16) + 1;
        for(int i = 0; i < 32; i++)
            msgbuf.data[i] = pid;
        printf("Writing %d\n", ((pid + 1) % 16) + 1);
        msgsnd(qid, &msgbuf, 32 * sizeof(int), IPC_NOWAIT);
        printf("Waiting for %d\n", pid + 1);
        msgrcv(qid, &msgbuf, 32 * sizeof(int), pid + 1, 0);
        printf("Got %d\n", (int)msgbuf.mtype);
    }

    sleep(3);
    printf("----- END -----\n");

    msgctl(qid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

所以，预期的行为是这样的:

Writing 2
Writing 3
Waiting for 1
Waiting for 2
Got 2
Writing 4
Waiting for 3
Got 3
Writing 5
Waiting for 4
Got 4
Writing 6
Waiting for 5
Got 5
Writing 7
Waiting for 6
Got 6
Writing 8
Waiting for 7
Got 7
Writing 9
Waiting for 8
Got 8
Writing 10
Waiting for 9
Got 9
Writing 11
Waiting for 10
Got 10
Writing 12
Waiting for 11
Got 11
Writing 13
Waiting for 12
Got 12
Writing 14
Waiting for 13
Got 13
Writing 15
Waiting for 14
Got 14
Writing 16
Waiting for 15
Got 15
Writing 1
Waiting for 16
Got 16
Got 1
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----

但有时，我有这样的事情:

Writing 2
Writing 3
Waiting for 1
Waiting for 2
Got 2
Writing 4
Waiting for 3
Got 3
Writing 5
Waiting for 4
Got 4
Writing 6
Waiting for 5
Got 5
Writing 7
Waiting for 6
Got 6
Writing 9
Waiting for 8
Writing 8
Waiting for 7
Got 7
Got 8
Writing 10
Waiting for 9
Got 9
Writing 11
Waiting for 10
Got 10
Writing 12
Waiting for 11
Got 11
Writing 13
Writing 14
Waiting for 12
Waiting for 13
Got 12
Writing 15
Waiting for 14
Got 14
Writing 16
Waiting for 15
Got 15
Writing 1
Waiting for 16
Got 16
Got 1
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
Got 14
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----
----- END -----

如您所见，从未收到消息“14”，3 秒后，代码释放队列导致伪造“Got 14”。

在我的真实代码中，我使用信号量来确保程序仅在每个人都收到他的消息后退出。这意味着发生了死锁。事实上，消息永远不会收到，信号量永远不会“解锁”。所以这不是因为 sleep 时间太短或类似的原因。这不是因为我之后也删除了队列。

但不要忘记，大多数时候，这没问题!我不明白为什么有时儿子永远听不到他的信息。

你能帮帮我吗？

Answer 1

首先，关于术语的友好迂腐吹毛求疵: fork 过程通常被更中性的“ child ”而不是“儿子”指代。 :-)

接下来，您是否有意让所有 worker 子进程在退出前延迟 3 秒？因为这就是代码当前所做的。所有进程都必须在退出前执行 sleep(3)。在测试您的代码时，我将该 block 重写为:

if (son > 0)
{
    sleep(1);
    printf("main program exiting\n");
}
else
{
    printf("(%d) ----- END -----\n", pid);
}

我认为您误解了第二个输出 block 中的结果。我推测您的输出可能存在一些时间/缓冲问题，当多个进程试图同时写入 stdout 时可能会发生这种情况。

请问您希望使用此消息队列完成什么？看起来您正在尝试使用队列安排工作进程的装配线，这不是通常使用这些数据结构的方式。