[转]Linux进程通信之POSIX消息队列

进程间的消息队列可以用这个实现，学习了下。

http://blog.csdn.net/anonymalias/article/details/9799645?utm_source=tuicool&utm_medium=referral

消息队列是Linux IPC中很常用的一种通信方式，它通常用来在不同进程间发送特定格式的消息数据。

消息队列和之前讨论过的管道和FIFO有很大的区别，主要有以下两点：

一个进程向消息队列写入消息之前，并不需要某个进程在该队列上等待该消息的到达，而管道和FIFO是相反的，进程向其中写消息时，管道和FIFO必需已经打开来读，那么内核会产生SIGPIPE信号(感谢shanshan_fangfang的指正)。
IPC的持续性不同。管道和FIFO是随进程的持续性，当管道和FIFO最后一次关闭发生时，仍在管道和FIFO中的数据会被丢弃。消息队列是随内核的持续性，即一个进程向消息队列写入消息后，然后终止，另外一个进程可以在以后某个时刻打开该队列读取消息。只要内核没有重新自举，消息队列没有被删除。

消息队列中的每条消息通常具有以下属性：

一个表示优先级的整数；
消息的数据部分的长度；
消息数据本身；

POSIX消息队列的一个可能的设计是一个如下图所示的消息链表，链表头部有消息队列的属性信息。

图1消息队列的可能布局

1 POSIX消息队列的创建和关闭

POSIX消息队列的创建，关闭和删除用到以下三个函数接口：

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#include <mqueue.h>
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, /* mode_t mode, struct mq_attr *attr */);
//成功返回消息队列描述符，失败返回-1
mqd_t mq_close(mqd_t mqdes);
mqd_t mq_unlink(const char *name);
//成功返回0，失败返回-1

mq_open用于打开或创建一个消息队列。

name：表示消息队列的名字，它符合POSIX IPC的名字规则。

oflag：表示打开的方式，和open函数的类似。有必须的选项：O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR，还有可选的选项：O_NONBLOCK，O_CREAT，O_EXCL。

mode：是一个可选参数，在oflag中含有O_CREAT标志且消息队列不存在时，才需要提供该参数。表示默认访问权限。可以参考open。

attr：也是一个可选参数，在oflag中含有O_CREAT标志且消息队列不存在时才需要。该参数用于给新队列设定某些属性，如果是空指针，那么就采用默认属性。

mq_open返回值是mqd_t类型的值，被称为消息队列描述符。在Linux 2.6.18中该类型的定义为整型：

[cpp] view plain copy print ?

#include <bits/mqueue.h>
typedef int mqd_t;

mq_close用于关闭一个消息队列，和文件的close类型，关闭后，消息队列并不从系统中删除。一个进程结束，会自动调用关闭打开着的消息队列。

mq_unlink用于删除一个消息队列。消息队列创建后只有通过调用该函数或者是内核自举才能进行删除。每个消息队列都有一个保存当前打开着描述符数的引用计数器，和文件一样，因此本函数能够实现类似于unlink函数删除一个文件的机制。

POSIX消息队列的名字所创建的真正路径名和具体的系统实现有关，关于具体POSIX IPC的名字规则可以参考《UNIX 网络编程卷2：进程间通信》的P14。

经过测试，在Linux 2.6.18中，所创建的POSIX消息队列不会在文件系统中创建真正的路径名。且POSIX的名字只能以一个’/’开头，名字中不能包含其他的’/’。

2 POSIX消息队列的属性

POSIX标准规定消息队列属性mq_attr必须要含有以下四个内容：

[cpp] view plain copy print ?

long mq_flags //消息队列的标志：0或O_NONBLOCK,用来表示是否阻塞
long mq_maxmsg //消息队列的最大消息数
long mq_msgsize //消息队列中每个消息的最大字节数
long mq_curmsgs //消息队列中当前的消息数目

在Linux 2.6.18中mq_attr结构的定义如下：

[cpp] view plain copy print ?

#include <bits/mqueue.h>
struct mq_attr
{
long int mq_flags; /* Message queue flags. */
long int mq_maxmsg; /* Maximum number of messages. */
long int mq_msgsize; /* Maximum message size. */
long int mq_curmsgs; /* Number of messages currently queued. */
long int __pad[4];
};

POSIX消息队列的属性设置和获取可以通过下面两个函数实现：

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#include <mqueue.h>
mqd_t mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);
mqd_t mq_setattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *newattr, struct mq_attr *oldattr);
//成功返回0，失败返回-1

mq_getattr用于获取当前消息队列的属性，mq_setattr用于设置当前消息队列的属性。其中mq_setattr中的oldattr用于保存修改前的消息队列的属性，可以为空。

mq_setattr可以设置的属性只有mq_flags，用来设置或清除消息队列的非阻塞标志。newattr结构的其他属性被忽略。mq_maxmsg和mq_msgsize属性只能在创建消息队列时通过mq_open来设置。mq_open只会设置该两个属性，忽略另外两个属性。mq_curmsgs属性只能被获取而不能被设置。

下面是测试代码：

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#include <iostream>
#include <cstring>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <mqueue.h>
using namespace std;
int main()
{
mqd_t mqID;
mqID = mq_open("/anonymQueue", O_RDWR | O_CREAT, 0666, NULL);
if (mqID < 0)
{
cout<<"open message queue error..."<<strerror(errno)<<endl;
return -1;
}
mq_attr mqAttr;
if (mq_getattr(mqID, &mqAttr) < 0)
{
cout<<"get the message queue attribute error"<<endl;
return -1;
}
cout<<"mq_flags:"<<mqAttr.mq_flags<<endl;
cout<<"mq_maxmsg:"<<mqAttr.mq_maxmsg<<endl;
cout<<"mq_msgsize:"<<mqAttr.mq_msgsize<<endl;
cout<<"mq_curmsgs:"<<mqAttr.mq_curmsgs<<endl;
}

在Linux 2.6.18中执行结果是：

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mq_flags:0
mq_maxmsg:10
mq_msgsize:8192
mq_curmsgs:0

3 POSIX消息队列的使用

POSIX消息队列可以通过以下两个函数来进行发送和接收消息：

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#include <mqueue.h>
mqd_t mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr,
size_t msg_len, unsigned msg_prio);
//成功返回0，出错返回-1
mqd_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr,
size_t msg_len, unsigned *msg_prio);
//成功返回接收到消息的字节数，出错返回-1
#ifdef __USE_XOPEN2K
mqd_t mq_timedsend(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr,
size_t msg_len, unsigned msg_prio,
const struct timespec *abs_timeout);
mqd_t mq_timedreceive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr,
size_t msg_len, unsigned *msg_prio,
const struct timespec *abs_timeout);
#endif

mq_send向消息队列中写入一条消息，mq_receive从消息队列中读取一条消息。

mqdes：消息队列描述符；

msg_ptr：指向消息体缓冲区的指针；

msg_len：消息体的长度，其中mq_receive的该参数不能小于能写入队列中消息的最大大小，即一定要大于等于该队列的mq_attr结构中mq_msgsize的大小。如果mq_receive中的msg_len小于该值，就会返回EMSGSIZE错误。POXIS消息队列发送的消息长度可以为0。

msg_prio：消息的优先级；它是一个小于MQ_PRIO_MAX的数，数值越大，优先级越高。POSIX消息队列在调用mq_receive时总是返回队列中最高优先级的最早消息。如果消息不需要设定优先级，那么可以在mq_send是置msg_prio为0，mq_receive的msg_prio置为NULL。

还有两个XSI定义的扩展接口限时发送和接收消息的函数：mq_timedsend和mq_timedreceive函数。默认情况下mq_send和mq_receive是阻塞进行调用，可以通过mq_setattr来设置为O_NONBLOCK。

下面是消息队列使用的测试代码：

[cpp] view plain copy print ?