消息队列 (也叫做报文队列)是Unix系统V版本中3种进程间通信机制之一。另外两种是信号灯和共享内存。这些IPC机制使用共同的授权方法。只有通过系统调用将标志符传递给核心之后,进程才能存取这些资源。这种系统IPC对象使用的控制方法和文件系统非常类似。使用对象的引用标志符作为资源表中的索引。

消息队列就是一个消息的链表。就是把消息看作一个记录,并且这个记录具有特定的格式以及特定的优先级。对消息队列有写权限的进程可以按照一定的规则添加新消息;对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读出消息。

Linux采用消息队列的方式来实现消息传递。这种消息的发送方式是:发送方不必等待接收方检查它所收到的消息就可以继续工作下去,而接收方如果没有收到消息也不需等待。这种通信机制相对简单,但是应用程序使用起来就需要使用相对复杂的方式来应付了。新的消息总是放在队列的末尾,接收的时候并不总是从头来接收,可以从中间来接收。

消息队列是随内核持续的并和进程相关,只有在内核重起或者显示删除一个消息队列时,该消息队列才会真正被删除。因此系统中记录消息队列的数据结构 (struct ipc_ids msg_ids)位于内核中,系统中的所有消息队列都可以在结构msg_ids中中找到访问入口。

IPC标识符:每一个I P C目标都有一个唯一的I P C标识符。这里所指的I P C目标是指一个单独的消息队列、一个信号量集或者一个共享的内存段。系统内核使用此标识符在系统内核中指明 I P C目标。

IPC 关键字:想要获得唯一的标识符,则必须使用一个 I P C关键字。客户端进程和服务器端进程必须双方都同意此关键字。这是建立一个客户机/服务器框架的第一步。在System V IPC机制中,建立两端联系的路由方法是和I P C关键字直接相关的。通过在应用程序中设置关键字值,每一次使用的关键字都可以是相同的。一般情况下,可以使用f t o k ( )函数为客户端和服务器端产生关键字值。

二、ipcs 命令

命令ipcs用于读取System V IPC目标的状态。
ipcs -q: 只显示消息队列。
ipcs -s: 只显示信号量。
ipcs -m: 只显示共享内存。
ipcs –help: 其他的参数。

下面是ipcs命令输出的例子:

[root@wanglong wanglong]# ipcs
—— Shared Memory Segments ——–
key         shmid       owner       perms       bytes       nattch      status      
0×00000000 0           root       644         40          2                       
0×00000000 32769       root       644         16384       2                       
0×00000000 65538       root       644         268         2                       
—— Semaphore Arrays ——–
key         semid       owner       perms       nsems     
0×000000a7 0           root       600         1         
0×00000000 98305       apache     600         1         
0×00000000 65538       apache     600         1         
0×00000000 131075      apache     600         1         
0×00000000 163844      apache     600         1         
0×00000000 196613      apache     600         1         
0×00000000 229382      apache     600         1         
0×00000000 262151      apache     600         1         
0×00000000 294920      apache     600         1         
—— Message Queues ——–
key         msqid       owner       perms       used-bytes    messages

三、消息队列的主要调用

内核中实现消息传递机制的代码基本上都在文件ipc/msg.c中,消息队列的主要调用有下面4个,这里只作简单介绍:

(1)msgget:调用者提供一个消息队列的键标 (用于表示个消息队列的唯一名字),当这个消息队列存在的时候, 这个消息调用负责返回这个队列的标识号;如果这个队列不存在,就创建一个消息队列,然后返回这个消息队列的标识号 ,主要由sys_msgget执行。

(2)msgsnd:向一个消息队列发送一个消息,主要由sys_msgsnd执行。

(3)msgrcv:从一个消息队列中收到一个消息,主要由sys_msgrcv执行。

(4)msgctl:在消息队列上执行指定的操作。根据参数的不同和权限的不同,可以执行检索、删除等的操作,主要由sys_msgctl执行。



四、消息队列的应用例子

下面的例子很好的演示了创建、发送、读取、改变权限以及删除消息队列各种操作:

#include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <ctype.h>#include <string.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/msg.h>
 #define MAX_SEND_SIZE 80struct mymsgbuf {
 long mtype;
 char mtext[MAX_SEND_SIZE];
 };void send_message(int qid, struct mymsgbuf *qbuf, long type, char *text);
 void read_message(int qid, struct mymsgbuf *qbuf, long type);
 void remove_queue(int qid);
 void change_queue_mode(int qid, char *mode);
 void usage(void);
 int main(int argc, char *argv[])
 {
 key_t key;
 int msgqueue_id;
 struct mymsgbuf qbuf;if(argc == 1)
 usage();/* Create unique key via call to ftok() */
 key = ftok(“.”, ’m');/* Open the queue - create if necessary */
 if((msgqueue_id = msgget(key, IPC_CREAT|0660)) == -1){
 perror(“msgget”);
 exit(1);
 }switch(tolower(argv[1][0]))
 {
 case ’s’: send_message(msgqueue_id, (struct mymsgbuf *)&qbuf,atol(argv[2]), argv[3]);
 break;
 case ’r': read_message(msgqueue_id, &qbuf, atol(argv[2]));
 break;
 case ’d': remove_queue(msgqueue_id);
 break;
 case ’m': change_queue_mode(msgqueue_id, argv[2]);
 break;default: usage();
}
return(0);
 }void send_message(int qid, struct mymsgbuf *qbuf, long type, char *text)
 {
 /* Send a message to the queue */
 printf(“Sending a message …n”);
 qbuf->mtype = type;
 strcpy(qbuf->mtext, text);if((msgsnd(qid, (struct msgbuf *)qbuf,
 strlen(qbuf->mtext)+1, 0)) ==-1)
 {
 perror(“msgsnd”);
 exit(1);
 }
 }void read_message(int qid, struct mymsgbuf *qbuf, long type)
 {
 /* Read a message from the queue */
 printf(“Reading a message …n”);
 qbuf->mtype = type;
 msgrcv(qid, (struct msgbuf *)qbuf, MAX_SEND_SIZE, type, 0);printf(“Type: %ld Text: %sn”, qbuf->mtype, qbuf->mtext);
 }void remove_queue(int qid)
 {
 /* Remove the queue */
 msgctl(qid, IPC_RMID, 0);
 }void change_queue_mode(int qid, char *mode)
 {
 struct msqid_ds myqueue_ds;/* Get current info */
 msgctl(qid, IPC_STAT, &myqueue_ds);/* Convert and load the mode */
 sscanf(mode, ”%ho”, &myqueue_ds.msg_perm.mode);/* Update the mode */
 msgctl(qid, IPC_SET, &myqueue_ds);
 }void usage(void)
 {
 fprintf(stderr, ”msgtool - A utility for tinkering with msg queuesn”);
 fprintf(stderr, ”nUSAGE: msgtool (s)end n”);
 fprintf(stderr, ” (r)ecv n”);
 fprintf(stderr, ” (d)eleten”);
 fprintf(stderr, ” (m)ode n”);
 exit(1);
 }

程序保存为 ipcs.c

编译:gcc -o ipcs ipcs.c