Linux POSIX IPC 消息隊列

Linux POSIX IPC 消息隊列

模型：

1. 創建/獲取消息隊列fd :mq_open()

• 設置/獲取消息隊列屬性 :mq_get()
• 發送/接收消息 :mq_send()/mq_receive()
• 脫接消息隊列 :mq_close()
• 刪除消息隊列 :mq_unlink()

頭文件

#include<mqueue.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

POSIX mq VS Sys V mq的優勢

• 更簡單的基於文件的應用接口
• 完全支持消息優先級（優先級最終決動隊列中消息的位置）
• 完全支持消息到達的異步通知，這通過信號或是線程創建實現
• 用於阻塞發送與接收操作的超時機制

消息隊列名

由$man mq_overview知：消息隊列由一個形如'/somename'的名字唯一標識，名字字符串的最大長度不能朝著哦NAME_MAX(i.e.，255),兩個進程通過使用同一個消息隊列的名字來通信

mq_open()

//創建一個POSIX消息隊列或打開一個已經存在的消息隊列,成功返回消息隊列描述符mqdes供其他函數使用，失敗返回(mqd_t)-1設errno
//Link with -lrt.
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag);
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, struct mq_attr *attr);

oflag
must include one of:

• O_RDONLY表示以只接收消息的形式打開消息隊列
• O_WRONLY表示以只發送消息的形式打開消息隊列
• O_RDWR表示以可接收可發送的形式打開消息隊列

can be Bitwised ORed:

• O_NONBLOCK以nonblocking的模式打開消息隊列
• O_CREAT如果一個消息隊列不存在就創建它，消息隊列的擁有者的UID被設為調用進程的effective UID，GID被設為調用進程的effective GID
• O_EXCL確保消息隊列被創建，如果消息隊列已經存在，則發生錯誤

mode如果oflag裡有O_CREAT，則mode用來表示新創建的消息隊列的權限
attr如果oflag裡有O_CREAT，則attr表示消息隊列的屬性，如果attr是NULL，則會按照默認設置配置消息隊列(mq_overview(7) for details.)

mq_setattr() / mq_getattr()

//設置/修改 / 獲取消息隊列屬性,成功返回0,失敗返回-1設errno
//Link with -lrt.
int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *newattr, struct mq_attr *oldattr);
int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);

mqattr結構體

struct mq_attr {
    long mq_flags;      /* Flags: 0 or O_NONBLOCK */
    long mq_maxmsg;     /* Max. # of messages on queue */
    long mq_msgsize;    /* Max. message size (bytes) */
    long mq_curmsgs;    /* # of messages currently in queue */
};

mq_send() / mq_timesend()

//發送消息到mqdes指向的消息隊列。成功返回0，失敗返回-1設errno
//Link with -lrt.
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr,size_t msg_len, unsigned int msg_prio);

//如果消息隊列滿
#include<time.h>        //額外的header
int mq_timedsend(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr,size_t msg_len, unsigned int msg_prio,const struct timespec *abs_timeout);

msg_len msg_ptr指向的消息隊列的長度，這個長度必須<=消息隊列中消息長度，可以是0
msg_prio 一個用於表示消息優先級的非0整數，消息按照優先級遞減的順序被放置在消息隊列中，同樣優先級的消息，新的消息在老的之後，如果消息隊列滿了，就進入blocked狀態，新的消息必須等到消息隊列有空間了進入，或者調用被signal中斷了。如果flag裡有O_NOBLOCK選項，則此時會直接報錯
abs_timeout:如果消息隊列滿了，那麼就根據abs_timeout指向的結構體表明的時間進行鎖定，裡面的時間是從970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)開始按微秒計量的時間，如果時間到了，那麼mq_timesend()立即返回

struct timespec {
    time_t tv_sec;        /* seconds */
    long   tv_nsec;       /* nanoseconds */
};

mq_receive()/mq_timedreceive()

//從消息隊列中取出優先級最高的裡面的最老的消息，成功返回消息取出消息的大小，失敗返回-1設errno
//具體功能參照mq_send()/mq_timesend()
//Link with -lrt.
ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int *msg_prio);
#include<time.h>        //額外的header
ssize_t mq_timedreceive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int *msg_prio, const struct timespec *abs_timeout);

mq_notify()

//允許調用進程注冊或去注冊同步來消息的通知，成功返回0,失敗返回-1設errno
//Link with -lrt.
int mq_notify(mqd_t mqdes, const struct sigevent *sevp);

sevp指向sigevent的指針

• 如果sevp不是NULL，那麼這個函數就將調用進程注冊到通知進程,只有一個進程可以被注冊為通知進程
• 如果sevp是NULL且當前進程已經被注冊過了，則去注冊，以便其他進程注冊

union sigval {                  /* Data passed with notification */
    int     sival_int;          /* Integer value */
    void*   sival_ptr;          /* Pointer value */
};
struct sigevent {
    int     sigev_notify;       /* Notification method */
    int     sigev_signo;        /* Notification signal */
    union sigval    sigev_value;    /* Data passed with notification */
    void(*sigev_notify_function) (union sigval); //Function used for thread notification (SIGEV_THREAD)
    void*   sigev_notify_attributes;    // Attributes for notification thread (SIGEV_THREAD)
    pid_t   sigev_notify_thread_id;     /* ID of thread to signal (SIGEV_THREAD_ID) */
};

sigev_notify使用下列的宏進行配置：

• SIGEV_NONE調用進程仍舊被注冊，但是有消息來的時候什麼都不通知
• SIGEV_SIGNAL通過給調用進程發送sigev_signo指定的信號來通知進程有消息來了
• SIGEV_THREAD一旦有消息到了，就激活sigev_notify_function作為新的線程的啟動函數

mq_close()

//關閉消息隊列描述符mqdes，如果有進程存在針對這個隊列的notification request，那麼也會被移除
//成功返回0,失敗返回-1設errno
//Link with -lrt.
int mq_close(mqd_t mqdes);

mq_unlink():

//移除隊列名指定的消息隊列，一旦最後一個進程關閉了針對這個消息隊列的描述符，就會銷毀這個消息隊列
//成功返回0，失敗返回-1設errno
//Link with -lrt.
int mq_unlink(const char *name);