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隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件開發(fā)已經(jīng)成為人們工作中的重要組成部分，而在軟件開發(fā)中，通信模塊一直是一個核心的模塊，它可以實現(xiàn)各個模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換，使整個系統(tǒng)得以協(xié)同運作。針對Linux系統(tǒng)開發(fā)的通信模塊中，消息隊列是一種實現(xiàn)通信的有效方式，而Linux消息隊列的封裝則是讓這種方式更具備高效和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。
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一、Linux消息隊列的基本概念
在Linux系統(tǒng)中，消息隊列是一種進(jìn)程間通信方式，它允許數(shù)據(jù)由一個進(jìn)程寫入到隊列中，然后由另一個進(jìn)程從隊列中讀取數(shù)據(jù)。消息隊列是一種非常高效的通信方式，它避免了進(jìn)程之間頻繁地創(chuàng)建或銷毀共享內(nèi)存或管道等等通信方式的操作，同時也能夠避免數(shù)據(jù)的丟失或錯誤。
二、Linux消息隊列的使用優(yōu)勢
相對于其他的進(jìn)程間通信方式，Linux消息隊列有以下幾個使用優(yōu)勢：
1.高效穩(wěn)定。消息隊列是一種快速有效的通信方式，能夠滿足多個進(jìn)程同時進(jìn)行通信的需求，而且由于消息隊列具有自動化管理的性質(zhì)，所以啟動和關(guān)閉的時間相對于其他通信方式更快。
2.可靠性強。消息隊列中的每個消息都被賦予了一個類型值，并且能夠自動標(biāo)識一個消息的優(yōu)先級，因此，消息的傳遞過程不會發(fā)生阻塞或死鎖的現(xiàn)象。
3.方便易用。Linux系統(tǒng)提供了一套完整的消息隊列API，程序員只需要按照這些API的規(guī)范來編寫程序就可以輕松實現(xiàn)消息隊列的創(chuàng)建、打開、讀寫等操作。另外，在Linux系統(tǒng)中，每個消息隊列都具有一個獨特的標(biāo)識符和一個名稱，這些屬性可以方便地組織進(jìn)程之間的通信關(guān)系。
4.能夠支持多種數(shù)據(jù)類型。消息隊列不僅可以傳遞簡單的字符串類型的數(shù)據(jù)，也可以支持結(jié)構(gòu)體、自定義數(shù)據(jù)類型等多種類型的數(shù)據(jù)。
三、Linux消息隊列的封裝實現(xiàn)
基于以上的有關(guān)Linux消息隊列的基本概念和使用優(yōu)勢，對Linux消息隊列的封裝實現(xiàn)具體實現(xiàn)流程如下：
1.定義消息隊列的數(shù)據(jù)格式。由于消息隊列可以支持多種數(shù)據(jù)類型，因此，在封裝的時候需要先定義數(shù)據(jù)類型，以便后續(xù)的消息寫入和讀取操作?？梢允褂媒Y(jié)構(gòu)體來定義消息格式，結(jié)構(gòu)體中需要包含消息定位符、消息類型、消息實體等信息。
2.創(chuàng)建消息隊列。在Linux系統(tǒng)中，可以使用Linux消息隊列API來創(chuàng)建消息隊列。消息隊列的創(chuàng)建分為兩個步驟：首先是創(chuàng)建一個消息隊列連接對象，然后使用該連接對象創(chuàng)建一個具體的消息隊列。創(chuàng)建消息隊列時需要指定一些參數(shù)，例如消息隊列的更大消息數(shù)和消息大小、隊列的相關(guān)權(quán)限、消息隊列的名稱等。
3.消息隊列的寫入。在Linux系統(tǒng)中，可以使用msgsnd函數(shù)來將消息寫入消息隊列。msgsnd函數(shù)需要指定要寫入的消息隊列的標(biāo)識符、消息的類型、具體的消息內(nèi)容以及消息的長度等參數(shù)。在寫入消息之前，需要先將消息格式化為上述定義的消息格式，以便方便之后的讀取操作。
4.消息隊列的讀取。在Linux系統(tǒng)中，可以使用msgrcv函數(shù)來從消息隊列中讀取消息。msgrcv的三個參數(shù)分別為：消息隊列標(biāo)識符、消息的類型以及接收消息的位置和大小。當(dāng)消息隊列中沒有需要讀取的消息時，msgrcv函數(shù)會自動阻塞，直到有新的消息到達(dá)。
5.消息隊列的刪除。在Linux系統(tǒng)中，可以使用msgctl函數(shù)來刪除消息隊列。msgctl函數(shù)需要指定消息隊列的標(biāo)識符和要進(jìn)行的操作，例如銷毀整個消息隊列或刪除消息隊列中的所有消息。
四、Linux消息隊列封裝的使用場景
Linux消息隊列封裝是一個高效穩(wěn)定的通信利器，它的使用場景非常廣泛。以下是一些常見的使用場景：
1.分布式系統(tǒng)中，各個節(jié)點之間需要進(jìn)行通信。
2.多線程程序中，線程之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步。
3.網(wǎng)絡(luò)通信程序中，需要進(jìn)行消息傳遞和控制。
Linux消息隊列封裝是一種高效穩(wěn)定的通信方式，在實際應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。掌握了Linux消息隊列的封裝技術(shù)，能夠有效提高程序的可讀性和可維護(hù)性，為自己的工作帶來更多的收益和成就。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux 進(jìn)程間通信的幾種方式
- linux系統(tǒng)怎么封裝
- 一個Linux多進(jìn)程編程？
linux 進(jìn)程間通信的幾種方式
1管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信，有名管道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(jìn)程間的通信；
2信號（Signal）：信號是比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接受進(jìn)程有某種事件發(fā)生，除了用于進(jìn)程間通信外，進(jìn)程還可以發(fā)送信號給進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的信號函數(shù)sigaction（實際上，該函數(shù)是模洞基于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)）；
3報文（Message）隊列（消息隊列）：消息隊列是消旦戚枯息的鏈接表，包括Posix消息隊列system V消息隊列。有足夠權(quán)限的進(jìn)程可以向隊列中添加消息，被賦予讀權(quán)限的進(jìn)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。
4共享內(nèi)存：使得多仔稿個進(jìn)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(dá)到進(jìn)程間的同步及互斥。
5信號量（semaphore）：主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程不同線程之間的同步手段。
6套接口（Socket）：更為一般的進(jìn)程間通信機制，可用于不同機器之間的進(jìn)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。
之一種：管道通信
兩個進(jìn)程利用管道進(jìn)行通信時，發(fā)送信息的進(jìn)程稱為寫進(jìn)程;接收信息的進(jìn)程稱為讀進(jìn)程。管道通信方式的中間介質(zhì)就是文件，通常稱這種文件為管道文件，它就像管道一樣將一個寫進(jìn)程和一個讀進(jìn)程連接在一起，實現(xiàn)兩個進(jìn)程之間的通信。寫進(jìn)程通過寫入端往管道文件中寫入信息;讀進(jìn)程通過讀出端從管道文件中讀取信息。兩個進(jìn)程協(xié)調(diào)不斷地進(jìn)行寫和讀，便會構(gòu)成雙方通過管道傳遞信息的流水線。
第二種：消息緩沖通信
多個獨立的進(jìn)程之間可以通過消息緩沖機制來相互通信。這種通銀缺芹信的實現(xiàn)是以消息緩沖區(qū)為中間介質(zhì)，通信雙方的發(fā)送和接收操作均以消息為單位鋒畢。在存儲器中，消息緩沖區(qū)被組織成隊列，通常稱之為消息隊列。消息隊列一旦創(chuàng)建后即可由多進(jìn)程共享，發(fā)送消息的進(jìn)程可以在任意時刻發(fā)送任意個扮缺消息到指定的消息隊列上，并檢查是否有接收進(jìn)程在等待它所發(fā)送的消息。若有則喚醒它，而接收消息的進(jìn)程可以在需要消息的時候到指定的消息隊列上獲取消息，如果消息還沒有到來，則轉(zhuǎn)入睡眠等待狀態(tài)。
第三種：共享內(nèi)存通信
針對消息緩沖需要占用CPU進(jìn)行消息復(fù)制的缺點，OS提供了一種進(jìn)程間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信方式。共享內(nèi)存，顧名思義這種通信方式允許多個進(jìn)程在外部通信協(xié)議或同步，互斥機制的支持下使用同一個內(nèi)存段進(jìn)行通信，它是一種最有效的數(shù)據(jù)通信方式，其特點是沒有中間環(huán)節(jié)，直接將共享的內(nèi)存頁面通過附接映射到相互通信的進(jìn)程各自的虛擬地址空間中，從而使多個進(jìn)程可以直接訪問同一個物理內(nèi)存頁面。
linux系統(tǒng)怎么封裝
先將你的電腦安裝LINUX系統(tǒng)，然后安裝好軟件，再使用一鍵封裝則手軟件進(jìn)行封裝就亂瞎是ISO安裝盤了，如果你刻嘩盯空錄成光盤起碼也能賣最少5塊錢了，呵呵
一個Linux多進(jìn)程編程？
1 引言
對于沒有接觸過Unix/Linux操作系統(tǒng)的人來說，fork是最難理解的概念之一：它執(zhí)行一次卻返回兩個值。fork函數(shù)是Unix系統(tǒng)最杰出的成就之一，它是七十年代UNIX早期的開發(fā)者經(jīng)過長期在理論和實踐上的艱苦探索后取得的成果，一方面，它使操作系統(tǒng)在進(jìn)程管理上付出了最小的代價，另一方面，又為程序員提供了一個簡潔明了的多進(jìn)程方法。與DOS和早期的Windows不同，Unix/Linux系統(tǒng)是真正實現(xiàn)多任務(wù)操作的系統(tǒng)，可以說，不使用多進(jìn)程編程，就不能算是真正的Linux環(huán)境下編程。
多線程程序設(shè)計的概念早在六十年代就被提出，但直到八十年代中期，Unix系統(tǒng)中才引入多線程機制，如今，由于自身的許多優(yōu)點，多線程編程已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
下面，我們將介紹在Linux下編寫多進(jìn)程和多線程程序的一些初步知識。
2 多進(jìn)程編程
什么是一個漏態(tài)耐進(jìn)程？進(jìn)程這個概念是針對系統(tǒng)而不是針對用戶的，對用戶來說，他面對的概念是程序。當(dāng)用戶敲入命令執(zhí)行一個程序的時候，對系統(tǒng)而言，它將啟動一個進(jìn)程。但和程序不同的是，在這個進(jìn)程中，系統(tǒng)可能需要再啟動一個或多個進(jìn)程來完成獨立的多個任務(wù)。多進(jìn)程編程的主要內(nèi)容包括進(jìn)程控制和進(jìn)程間通信，在了解這些之前，我們先要簡單知道進(jìn)程的結(jié)構(gòu)。
2.1 Linux下進(jìn)程的結(jié)構(gòu)
Linux下一個進(jìn)程在內(nèi)存里有三部分的數(shù)據(jù)，就是”代碼段”、”堆棧段”和”數(shù)據(jù)段”。其實學(xué)過匯編語言的人一定知道，一般的CPU都有上述三種段寄存器，以方便操作系統(tǒng)的運行。這三個部分也是構(gòu)成一個完整的執(zhí)行序列的必要的部分。
“代碼段”，顧名思義，就是存放了程序代碼的數(shù)據(jù)，假如機器中有數(shù)個進(jìn)程運行相同的一個程序，那么它們就可以使用相同的代碼段?！倍褩６巍贝娣诺木褪亲映绦虻姆祷氐刂?、子程序的參數(shù)以及程序的局部變量。而數(shù)據(jù)段則存放程序的全局變量，常數(shù)以及動態(tài)數(shù)據(jù)分配的數(shù)據(jù)空間（比如用malloc之類的函數(shù)取得的空間）。這其中有許多細(xì)節(jié)問題，這里限于篇幅就不多介紹了。系統(tǒng)如果同時運行數(shù)個相同的程序，它們之間就不能使用同一個堆棧段和數(shù)據(jù)段。
2.2 Linux下的進(jìn)程控制
在傳統(tǒng)的Unix環(huán)境下，有兩個基本的操作用于創(chuàng)建和修改進(jìn)程：函數(shù)fork( )用來創(chuàng)建一個新的進(jìn)程，該進(jìn)程幾乎是當(dāng)前進(jìn)程的一個完全拷貝；函數(shù)族exec( )用來啟動另外的進(jìn)程以取代當(dāng)前運行的進(jìn)程。Linux的進(jìn)程控制和傳統(tǒng)的Unix進(jìn)程控制基本一致，只在一些細(xì)節(jié)的地方有些區(qū)別，例如在Linux系統(tǒng)中調(diào)用vfork和fork完全相同，而在有些版本的Unix系統(tǒng)中，vfork調(diào)用有不同的功能。由于這些差別幾乎不影響我們大多數(shù)的編程，在這里我們不予考慮。
2.2.1 fork( )
fork在英文中是”分叉”的意思。為什么取這個名字呢返春？因為一個進(jìn)程在運行中，如果使用了fork，就產(chǎn)生了另一個進(jìn)程，于是進(jìn)程就”分叉”了，所以這個名字取得很形象。下面就看看如何具體使用fork，這段程序演示了使用fork的基本框閉櫻架：
void main(){
int i;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子進(jìn)程程序 */
for ( i = 1; i ” );
fgets( command, 256, stdin );
command = 0;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子進(jìn)程執(zhí)行此命令 */
execlp( command, command );
/* 如果exec函數(shù)返回，表明沒有正常執(zhí)行命令，打印錯誤信息*/
perror( command );
exit( errorno );
}
else {
/* 父進(jìn)程， 等待子進(jìn)程結(jié)束，并打印子進(jìn)程的返回值 */
wait ( &rtn );
printf( ” child process return %d\n”,. rtn );
}
}
}
此程序從終端讀入命令并執(zhí)行之，執(zhí)行完成后，父進(jìn)程繼續(xù)等待從終端讀入命令。熟悉DOS和WINDOWS系統(tǒng)調(diào)用的朋友一定知道DOS/WINDOWS也有exec類函數(shù)，其使用方法是類似的，但DOS/WINDOWS還有spawn類函數(shù)，因為DOS是單任務(wù)的系統(tǒng)，它只能將”父進(jìn)程”駐留在機器內(nèi)再執(zhí)行”子進(jìn)程”，這就是spawn類的函數(shù)。WIN32已經(jīng)是多任務(wù)的系統(tǒng)了，但還保留了spawn類函數(shù)，WIN32中實現(xiàn)spawn函數(shù)的方法同前述UNIX中的方法差不多，開設(shè)子進(jìn)程后父進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束后才繼續(xù)運行。UNIX在其一開始就是多任務(wù)的系統(tǒng)，所以從核心角度上講不需要spawn類函數(shù)。
在這一節(jié)里，我們還要講講system（）和popen（）函數(shù)。system（）函數(shù)先調(diào)用fork（），然后再調(diào)用exec（）來執(zhí)行用戶的登錄shell，通過它來查找可執(zhí)行文件的命令并分析參數(shù)，最后它么使用wait（）函數(shù)族之一來等待子進(jìn)程的結(jié)束。函數(shù)popen（）和函數(shù)system（）相似，不同的是它調(diào)用pipe（）函數(shù)創(chuàng)建一個管道，通過它來完成程序的標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出。這兩個函數(shù)是為那些不太勤快的程序員設(shè)計的，在效率和安全方面都有相當(dāng)?shù)娜毕?，在可能的情況下，應(yīng)該盡量避免。
2.3 Linux下的進(jìn)程間通信
詳細(xì)的講述進(jìn)程間通信在這里絕對是不可能的事情，而且筆者很難有信心說自己對這一部分內(nèi)容的認(rèn)識達(dá)到了什么樣的地步，所以在這一節(jié)的開頭首先向大家推薦著名作者Richard Stevens的著名作品：《Advanced Programming in the UNIX Environment》，它的中文譯本《UNIX環(huán)境高級編程》已有機械工業(yè)出版社出版，原文精彩，譯文同樣地道，如果你的確對在Linux下編程有濃厚的興趣，那么趕緊將這本書擺到你的書桌上或計算機旁邊來。說這么多實在是難抑心中的景仰之情，言歸正傳，在這一節(jié)里，我們將介紹進(jìn)程間通信最最初步和最最簡單的一些知識和概念。
首先，進(jìn)程間通信至少可以通過傳送打開文件來實現(xiàn)，不同的進(jìn)程通過一個或多個文件來傳遞信息，事實上，在很多應(yīng)用系統(tǒng)里，都使用了這種方法。但一般說來，進(jìn)程間通信（IPC：InterProcess Communication）不包括這種似乎比較低級的通信方法。Unix系統(tǒng)中實現(xiàn)進(jìn)程間通信的方法很多，而且不幸的是，極少方法能在所有的Unix系統(tǒng)中進(jìn)行移植（唯一一種是半雙工的管道，這也是最原始的一種通信方式）。而Linux作為一種新興的操作系統(tǒng)，幾乎支持所有的Unix下常用的進(jìn)程間通信方法：管道、消息隊列、共享內(nèi)存、信號量、套接口等等。下面我們將逐一介紹。
2.3.1 管道
管道是進(jìn)程間通信中最古老的方式，它包括無名管道和有名管道兩種，前者用于父進(jìn)程和子進(jìn)程間的通信，后者用于運行于同一臺機器上的任意兩個進(jìn)程間的通信。
無名管道由pipe（）函數(shù)創(chuàng)建：
#include
int pipe(int filedis)；
參數(shù)filedis返回兩個文件描述符：filedes為讀而打開，filedes為寫而打開。filedes的輸出是filedes的輸入。下面的例子示范了如何在父進(jìn)程和子進(jìn)程間實現(xiàn)通信。
#define INPUT 0
#define OUTPUT 1
void main() {
int file_descriptors;
/*定義子進(jìn)程號 */
pid_t pid;
char buf;
int returned_count;
/*創(chuàng)建無名管道*/
pipe(file_descriptors);
/*創(chuàng)建子進(jìn)程*/
if((pid = fork()) == -1) {
printf(“Error in fork\n”);
exit(1);
}
/*執(zhí)行子進(jìn)程*/
if(pid == 0) {
printf(“in the spawned (child) process…\n”);
/*子進(jìn)程向父進(jìn)程寫數(shù)據(jù)，關(guān)閉管道的讀端*/
close(file_descriptors);
write(file_descriptors, “test data”, strlen(“test data”));
exit(0);
} else {
/*執(zhí)行父進(jìn)程*/
printf(“in the spawning (parent) process…\n”);
/*父進(jìn)程從管道讀取子進(jìn)程寫的數(shù)據(jù)，關(guān)閉管道的寫端*/
close(file_descriptors);
returned_count = read(file_descriptors, buf, sizeof(buf));
printf(“%d bytes of data received from spawned process: %s\n”,
returned_count, buf);
}
}
在Linux系統(tǒng)下，有名管道可由兩種方式創(chuàng)建：命令行方式mknod系統(tǒng)調(diào)用和函數(shù)mkfifo。下面的兩種途徑都在當(dāng)前目錄下生成了一個名為myfifo的有名管道：
方式一：mkfifo(“myfifo”,”rw”);
方式二：mknod myfifo p
生成了有名管道后，就可以使用一般的文件I/O函數(shù)如open、close、read、write等來對它進(jìn)行操作。下面即是一個簡單的例子，假設(shè)我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個名為myfifo的有名管道。
/* 進(jìn)程一：讀有名管道*/
#include
#include
void main() {
FILE * in_file;
int count = 1;
char buf;
in_file = fopen(“mypipe”, “r”);
if (in_file == NULL) {
printf(“Error in fdopen.\n”);
exit(1);
}
while ((count = fread(buf, 1, 80, in_file)) > 0)
printf(“received from pipe: %s\n”, buf);
fclose(in_file);
}
/* 進(jìn)程二：寫有名管道*/
#include
#include
void main() {
FILE * out_file;
int count = 1;
char buf;
out_file = fopen(“mypipe”, “w”);
if (out_file == NULL) {
printf(“Error opening pipe.”);
exit(1);
}
sprintf(buf,”this is test data for the named pipe example\n”);
fwrite(buf, 1, 80, out_file);
fclose(out_file);
}
2.3.2 消息隊列
消息隊列用于運行于同一臺機器上的進(jìn)程間通信，它和管道很相似，事實上，它是一種正逐漸被淘汰的通信方式，我們可以用流管道或者套接口的方式來取代它，所以，我們對此方式也不再解釋，也建議讀者忽略這種方式。
2.3.3 共享內(nèi)存
共享內(nèi)存是運行在同一臺機器上的進(jìn)程間通信最快的方式，因為數(shù)據(jù)不需要在不同的進(jìn)程間復(fù)制。通常由一個進(jìn)程創(chuàng)建一塊共享內(nèi)存區(qū)，其余進(jìn)程對這塊內(nèi)存區(qū)進(jìn)行讀寫。得到共享內(nèi)存有兩種方式：映射/dev/mem設(shè)備和內(nèi)存映像文件。前一種方式不給系統(tǒng)帶來額外的開銷，但在現(xiàn)實中并不常用，因為它控制存取的將是實際的物理內(nèi)存，在Linux系統(tǒng)下，這只有通過限制Linux系統(tǒng)存取的內(nèi)存才可以做到，這當(dāng)然不太實際。常用的方式是通過shmXXX函數(shù)族來實現(xiàn)利用共享內(nèi)存進(jìn)行存儲的。
首先要用的函數(shù)是shmget，它獲得一個共享存儲標(biāo)識符。
#include
#include
#include
int shmget(key_t key, int size, int flag);
這個函數(shù)有點類似大家熟悉的malloc函數(shù)，系統(tǒng)按照請求分配size大小的內(nèi)存用作共享內(nèi)存。Linux系統(tǒng)內(nèi)核中每個IPC結(jié)構(gòu)都有的一個非負(fù)整數(shù)的標(biāo)識符，這樣對一個消息隊列發(fā)送消息時只要引用標(biāo)識符就可以了。這個標(biāo)識符是內(nèi)核由IPC結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字得到的，這個關(guān)鍵字，就是上面之一個函數(shù)的key。數(shù)據(jù)類型key_t是在頭文件sys/types.h中定義的，它是一個長整形的數(shù)據(jù)。在我們后面的章節(jié)中，還會碰到這個關(guān)鍵字。
當(dāng)共享內(nèi)存創(chuàng)建后，其余進(jìn)程可以調(diào)用shmat（）將其連接到自身的地址空間中。
void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);
shmid為shmget函數(shù)返回的共享存儲標(biāo)識符，addr和flag參數(shù)決定了以什么方式來確定連接的地址，函數(shù)的返回值即是該進(jìn)程數(shù)據(jù)段所連接的實際地址，進(jìn)程可以對此進(jìn)程進(jìn)行讀寫操作。
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文章名稱：Linux消息隊列封裝：高效穩(wěn)定通訊利器(linux封裝消息隊列)
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