一、消息隊列基本概念
- 系統(tǒng)V消息隊列是隨內(nèi)核持續(xù)的，只有在內(nèi)核重起或者顯示刪除一個消息隊列時，該消息隊列才會真正被刪除。因此系統(tǒng)中記錄消息隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（struct ipc_ids msg_ids）位于內(nèi)核中，系統(tǒng)中的所有消息隊列都可以在結(jié)構(gòu)msg_ids中找到訪問入口。
- 消息隊列就是一個消息的鏈表。每個消息隊列都有一個隊列頭，用結(jié)構(gòu)struct msg_queue來描述（參見附錄 2）。隊列頭中包含了該消息隊列的大量信息，包括消息隊列鍵值、用戶ID、組ID、消息隊列中消息數(shù)目等等，甚至記錄了最近對消息隊列讀寫進程的ID。讀者可以訪問這些信息，也可以設(shè)置其中的某些信息。
- 下圖說明了內(nèi)核與消息隊列是怎樣建立起聯(lián)系的：
其中：struct ipc_ids msg_ids是內(nèi)核中記錄消息隊列的全局數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；struct msg_queue是每個消息隊列的隊列頭。
從上圖可以看出，全局數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) struct ipc_ids msg_ids 可以訪問到每個消息隊列頭的第一個成員：struct kern_ipc_perm；而每個struct kern_ipc_perm能夠與具體的消息隊列對應(yīng)起來是因為在該結(jié)構(gòu)中，有一個key_t類型成員key，而key則唯一確定一個消息隊列。
二、消息隊列基本函數(shù)調(diào)用
1）int msgget(key_t key, int msgflg)
參數(shù)key是一個鍵值，由ftok獲得；msgflg參數(shù)是一些標志位。該調(diào)用返回與健值key相對應(yīng)的消息隊列描述字。
在以下兩種情況下，該調(diào)用將創(chuàng)建一個新的消息隊列：
- 如果沒有消息隊列與健值key相對應(yīng)，并且msgflg中包含了IPC_CREAT標志位；
- 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并不意味著其他進程不能訪問該消息隊列，只意味著即將創(chuàng)建新的消息隊列。
2）int msgrcv(int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, long msgtyp, int msgflg);
該系統(tǒng)調(diào)用從msgid代表的消息隊列中讀取一個消息，并把消息存儲在msgp指向的msgbuf結(jié)構(gòu)中。
msqid為消息隊列描述字；消息返回后存儲在msgp指向的地址，msgsz指定msgbuf的mtext成員的長度（即消息內(nèi)容的長度），msgtyp為請求讀取的消息類型；讀消息標志msgflg可以為以下幾個常值的或：
調(diào)用msgrcv()后消息將從消息隊列中刪除
對于msgrcv( )系統(tǒng)調(diào)用是先由核心檢查消息隊列標識符和許可權(quán)，接著根據(jù)msgtyp分三種情況處理。
(1) msgtyp=0，核心尋找消息隊列中的第一個消息，并將它返回給調(diào)用進程；
(2)msgtyp為正整數(shù)，核心返回給類型的第一個消息；
(3)msgtyp為負整數(shù)，核心應(yīng)在其類型值小于或等于msgtyp絕對值的所有消息中，選擇類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請求，核心便將消息正文拷貝到用戶區(qū)，再從隊列中刪除該消息，并喚醒睡眠的發(fā)送進程；如果消息比用戶要求的大，則系統(tǒng)返回錯誤信息。
- IPC_NOWAIT 如果沒有滿足條件的消息，調(diào)用立即返回，此時，errno=ENOMSG
- IPC_EXCEPT 與msgtyp>0配合使用，返回隊列中第一個類型不為msgtyp的消息
- IPC_NOERROR 如果隊列中滿足條件的消息內(nèi)容大于所請求的msgsz字節(jié)，則把該消息截斷，截斷部分將丟失。
msgrcv手冊中詳細給出了消息類型取不同值時(>0; <0; =0)，調(diào)用將返回消息隊列中的哪個消息。
msgrcv()解除阻塞的條件有三個：
- 消息隊列中有了滿足條件的消息；
- msqid代表的消息隊列被刪除；
- 調(diào)用msgrcv（）的進程被信號中斷；
調(diào)用返回：成功返回讀出消息的實際字節(jié)數(shù)，否則返回-1。
3）int msgsnd(int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, int msgflg);
向msgid代表的消息隊列發(fā)送一個消息，即將發(fā)送的消息存儲在msgp指向的msgbuf結(jié)構(gòu)中，消息的大小由msgze指定。
進程可用megsnd( )系統(tǒng)調(diào)用來發(fā)送一個消息，并將它鏈入消息隊列的尾部。
對發(fā)送消息來說，有意義的msgflg標志為IPC_NOWAIT，指明在消息隊列沒有足夠空間容納要發(fā)送的消息時，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)前消息隊列中的字節(jié)數(shù)之和超過了消息隊列的總?cè)萘浚?
- 當(dāng)前消息隊列的消息數(shù)（單位"個"）不小于消息隊列的總?cè)萘浚▎挝?字節(jié)數(shù)"），此時，雖然消息隊列中的消息數(shù)目很多，但基本上都只有一個字節(jié)。
msgsnd()解除阻塞的條件有三個：
- 不滿足上述兩個條件，即消息隊列中有容納該消息的空間；
- msqid代表的消息隊列被刪除；
- 調(diào)用msgsnd（）的進程被信號中斷；
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)用對由msqid標識的消息隊列執(zhí)行cmd操作，共有三種cmd操作：IPC_STAT、IPC_SET 、IPC_RMID。
- IPC_STAT：該命令用來獲取消息隊列信息，返回的信息存貯在buf指向的msqid結(jié)構(gòu)中；
- IPC_SET：該命令用來設(shè)置消息隊列的屬性，要設(shè)置的屬性存儲在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，也影響msg_ctime成員。
- IPC_RMID：刪除msqid標識的消息隊列；
調(diào)用返回：成功返回0，否則返回-1。