一、消息隊(duì)列基本概念
- 系統(tǒng)V消息隊(duì)列是隨內(nèi)核持續(xù)的，只有在內(nèi)核重起或者顯示刪除一個(gè)消息隊(duì)列時(shí)，該消息隊(duì)列才會(huì)真正被刪除。因此系統(tǒng)中記錄消息隊(duì)列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（struct ipc_ids msg_ids）位于內(nèi)核中，系統(tǒng)中的所有消息隊(duì)列都可以在結(jié)構(gòu)msg_ids中找到訪問(wèn)入口。
- 消息隊(duì)列就是一個(gè)消息的鏈表。每個(gè)消息隊(duì)列都有一個(gè)隊(duì)列頭，用結(jié)構(gòu)struct msg_queue來(lái)描述（參見(jiàn)附錄 2）。隊(duì)列頭中包含了該消息隊(duì)列的大量信息，包括消息隊(duì)列鍵值、用戶(hù)ID、組ID、消息隊(duì)列中消息數(shù)目等等，甚至記錄了最近對(duì)消息隊(duì)列讀寫(xiě)進(jìn)程的ID。讀者可以訪問(wèn)這些信息，也可以設(shè)置其中的某些信息。
- 下圖說(shuō)明了內(nèi)核與消息隊(duì)列是怎樣建立起聯(lián)系的：
其中：struct ipc_ids msg_ids是內(nèi)核中記錄消息隊(duì)列的全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；struct msg_queue是每個(gè)消息隊(duì)列的隊(duì)列頭。
從上圖可以看出，全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) struct ipc_ids msg_ids 可以訪問(wèn)到每個(gè)消息隊(duì)列頭的第一個(gè)成員：struct kern_ipc_perm；而每個(gè)struct kern_ipc_perm能夠與具體的消息隊(duì)列對(duì)應(yīng)起來(lái)是因?yàn)樵谠摻Y(jié)構(gòu)中，有一個(gè)key_t類(lèi)型成員key，而key則唯一確定一個(gè)消息隊(duì)列。
二、消息隊(duì)列基本函數(shù)調(diào)用
1）int msgget(key_t key, int msgflg)
參數(shù)key是一個(gè)鍵值，由ftok獲得；msgflg參數(shù)是一些標(biāo)志位。該調(diào)用返回與健值key相對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列描述字。
在以下兩種情況下，該調(diào)用將創(chuàng)建一個(gè)新的消息隊(duì)列：
- 如果沒(méi)有消息隊(duì)列與健值key相對(duì)應(yīng)，并且msgflg中包含了IPC_CREAT標(biāo)志位；
- key參數(shù)為IPC_PRIVATE；
參數(shù)msgflg可以為以下：IPC_CREAT、IPC_EXCL、IPC_NOWAIT或三者的或結(jié)果。
調(diào)用返回：成功返回消息隊(duì)列描述字，否則返回-1。
注：參數(shù)key設(shè)置成常數(shù)IPC_PRIVATE并不意味著其他進(jìn)程不能訪問(wèn)該消息隊(duì)列，只意味著即將創(chuàng)建新的消息隊(duì)列。
2）int msgrcv(int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, long msgtyp, int msgflg);
該系統(tǒng)調(diào)用從msgid代表的消息隊(duì)列中讀取一個(gè)消息，并把消息存儲(chǔ)在msgp指向的msgbuf結(jié)構(gòu)中。
msqid為消息隊(duì)列描述字；消息返回后存儲(chǔ)在msgp指向的地址，msgsz指定msgbuf的mtext成員的長(zhǎng)度（即消息內(nèi)容的長(zhǎng)度），msgtyp為請(qǐng)求讀取的消息類(lèi)型；讀消息標(biāo)志msgflg可以為以下幾個(gè)常值的或：
調(diào)用msgrcv()后消息將從消息隊(duì)列中刪除
對(duì)于msgrcv( )系統(tǒng)調(diào)用是先由核心檢查消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符和許可權(quán)，接著根據(jù)msgtyp分三種情況處理。
(1) msgtyp=0，核心尋找消息隊(duì)列中的第一個(gè)消息，并將它返回給調(diào)用進(jìn)程；
(2)msgtyp為正整數(shù)，核心返回給類(lèi)型的第一個(gè)消息；
(3)msgtyp為負(fù)整數(shù)，核心應(yīng)在其類(lèi)型值小于或等于msgtyp絕對(duì)值的所有消息中，選擇類(lèi)型最低的第一消息返回。
如果所返回的消息的大小等于或小于用戶(hù)請(qǐng)求，核心便將消息正文拷貝到用戶(hù)區(qū)，再?gòu)年?duì)列中刪除該消息，并喚醒睡眠的發(fā)送進(jìn)程；如果消息比用戶(hù)要求的大，則系統(tǒng)返回錯(cuò)誤信息。
- IPC_NOWAIT 如果沒(méi)有滿(mǎn)足條件的消息，調(diào)用立即返回，此時(shí)，errno=ENOMSG
- IPC_EXCEPT 與msgtyp>0配合使用，返回隊(duì)列中第一個(gè)類(lèi)型不為msgtyp的消息
- IPC_NOERROR 如果隊(duì)列中滿(mǎn)足條件的消息內(nèi)容大于所請(qǐng)求的msgsz字節(jié)，則把該消息截?cái)啵財(cái)嗖糠謱G失。
msgrcv手冊(cè)中詳細(xì)給出了消息類(lèi)型取不同值時(shí)(>0; <0; =0)，調(diào)用將返回消息隊(duì)列中的哪個(gè)消息。
msgrcv()解除阻塞的條件有三個(gè)：
- 消息隊(duì)列中有了滿(mǎn)足條件的消息；
- msqid代表的消息隊(duì)列被刪除；
- 調(diào)用msgrcv（）的進(jìn)程被信號(hào)中斷；
調(diào)用返回：成功返回讀出消息的實(shí)際字節(jié)數(shù)，否則返回-1。
3）int msgsnd(int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, int msgflg);
向msgid代表的消息隊(duì)列發(fā)送一個(gè)消息，即將發(fā)送的消息存儲(chǔ)在msgp指向的msgbuf結(jié)構(gòu)中，消息的大小由msgze指定。
進(jìn)程可用megsnd( )系統(tǒng)調(diào)用來(lái)發(fā)送一個(gè)消息，并將它鏈入消息隊(duì)列的尾部。
對(duì)發(fā)送消息來(lái)說(shuō)，有意義的msgflg標(biāo)志為IPC_NOWAIT，指明在消息隊(duì)列沒(méi)有足夠空間容納要發(fā)送的消息時(shí)，msgsnd是否等待。造成msgsnd()等待的條件有兩種：
- 當(dāng)前消息的大小與當(dāng)前消息隊(duì)列中的字節(jié)數(shù)之和超過(guò)了消息隊(duì)列的總?cè)萘浚?
- 當(dāng)前消息隊(duì)列的消息數(shù)（單位"個(gè)"）不小于消息隊(duì)列的總?cè)萘浚▎挝?字節(jié)數(shù)"），此時(shí)，雖然消息隊(duì)列中的消息數(shù)目很多，但基本上都只有一個(gè)字節(jié)。
msgsnd()解除阻塞的條件有三個(gè)：
- 不滿(mǎn)足上述兩個(gè)條件，即消息隊(duì)列中有容納該消息的空間；
- msqid代表的消息隊(duì)列被刪除；
- 調(diào)用msgsnd（）的進(jìn)程被信號(hào)中斷；
調(diào)用返回：成功返回0，否則返回-1。
4）int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
該系統(tǒng)調(diào)用對(duì)由msqid標(biāo)識(shí)的消息隊(duì)列執(zhí)行cmd操作，共有三種cmd操作：IPC_STAT、IPC_SET 、IPC_RMID。
- IPC_STAT：該命令用來(lái)獲取消息隊(duì)列信息，返回的信息存貯在buf指向的msqid結(jié)構(gòu)中；
- IPC_SET：該命令用來(lái)設(shè)置消息隊(duì)列的屬性，要設(shè)置的屬性存儲(chǔ)在buf指向的msqid結(jié)構(gòu)中；可設(shè)置屬性包括：msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes，同時(shí)，也影響msg_ctime成員。
- IPC_RMID：刪除msqid標(biāo)識(shí)的消息隊(duì)列；
調(diào)用返回：成功返回0，否則返回-1。