消息队列接口API(posix 接口和 system v接口)

消息队列（也叫做报文队列）能够克服早期unix通信机制的一些缺点。信号这种通信方式更像\"即时\"的通信方式，它要求接受信号的进程在某个时间范围内对信号做出反应，因此该信号最多在接受信号进程的生命周期内才有意义，信号所传递的信息是接近于随进程持续的概念（process-persistent）；管道及有名管道则是典型的随进程持续IPC，并且，只能传送无格式的字节流无疑会给应用程序开发带来不便，另外，它的缓冲区大小也受到限制消息队列就是一个消息的链表。可以把消息看作一个记录，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向中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走消息。消息队列是随内核持续的。

mq_open - 打开一个消息队列

概要

#include <fcntl.h> /* 定义 了O_* 常量 */

#include <sys/stat.h> /* 定义了 mode 常量 */

 #include <mqueue.h>

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);

需要 -lrt 来链接。

描述

mq_open() 创建一个新的 POSIX 消息队列或打开一个存在的队列。这个队列使用 name 标识。每个消息队列都通过形如/somename 的名字来区分，这是一个包含起始斜杠在内的最大长度不超过 NAME_MAX(如 225)的以空字符结尾的字符串，在起始斜杠之后不允许再有斜杠。

参数 oflag 参数指定控制操作的标志。(这个标志的值可以通过包含 <fcntl.h> 来获得。)下面给出的标志至少需要指定一个：

O_RDONLY 以只能收取消息的方式打开队列。 O_WRONLY 以只能发送消息的方式打开的队列。 O_RDWR 以可发送也可收取消息的方式打开队列。

零个或多个下面列出的标志可以用 位或 到 oflag 里：

O_NONBLOCK 以非阻塞的方式打开队列。具体情况是在 mq_receive(3) 和 mq_send(3) 要阻塞的时候，这些函数使用错误 EAGAIN来替代。 O_CREAT 如果不存在则创建消息队列。消息队列的所有者(用户 ID)被设置为调用进程的有效用名 ID。组属性(组 ID)被设置为调用进程的有效组 ID。 O_EXCL 如果 O_CREAT 在 oflag 里指定，当名为 name 队列已经存在时，让函数以 EEXIST 失败。

如果 O_CREAT 在 oflag 里指定，那么两个额外的参数也必须给定。mode 参数指定新队列的权限，这与 open(2) 一样。(描述权限的符号常量可以通过包含 <sys/stat.h> 来获得。)权限设置会被进程掩码处理。参数 attr 指定队列的属性。参考 mq_getattr(3) 来了解细节。如果 attr 是 NULL，队列将使用实现定义的默认属性来创建。

返回值

成功时，mq_open() 返回一个能被其它消息队列函数使用的消息队列描述符。失败时，mq_open() 返回 (mqd_t) -1，并设置errno 来指明错误。

错误 EACCES 队列存在，但是调用者没有权限以指定的方式打开。 EACCES name 包含多个斜杠。 EEXIST 在 oflag 里同时指定了O_CREAT 和 O_EXCL，但是名字 name 的队列已经存在。 EINVAL O_CREAT 在 oflag 里存在，并且 attr 不是 NULL，但是 attr->mq_maxmsg 或 attr->mq_msqsize 是无效的。这两个域都必须大于零。对于一个非特权(没有 CAP_SYS_RESOURCE 能力)进程attr->mq_maxmsg 必须小于或等于 msg_max 限制，并且 attr->mq_msgsize 也必须小于或等于 msgsize_max 限制。此外，就算是特权进程，attr->mq_maxmsg 也不能超过 HARD_MAX 限制。(参看 mq_overview(7) 了解限制的更多细节。) EMFILE 进程已经达到打开的文件和消息队列的最大数目。 ENAMETOOLONG name 太长了。 ENFILE 达到系统允许打开文件个数和消息队列的全局上限。 ENOENT O_CREAT 没有在 oflag 里指定，并且没有名字 name 的队列存在。 ENOENT name 只是 "/" 而没有其它字符。 ENOMEM 内存不足。 ENOSPC 没有足够的内存来创建新的消息队列。这个可能是因为达到 queues_max 限制而引起的，参考 mq_overview(7)。

mq_close - 关闭一个消息队列描述符

概要#include <mqueue.h> int mq_close(mqd_t mqdes);

需要 -lrt 来链接。

描述

mq_close() 关闭消息队列描述符 mqdes。

如果调用进程在消息队列 mqdes 绑定了通知请求，那么这个请求被删除，此后其它进程就可以绑定通知请求到此消息队列。

返回值

成功时，mq_close() 返回 0；错误时，返回 -1，并把 errno 设置为合适的值。

错误 EBADF mqdes 指定的描述符无效。

需要 -lrt 来链接。

mq_getattr() 在 attr 指向的内存里返回一个 mq_attr 结构体。这个结构定义为：

mq_flags 的域包含打开消息队列描述符相关的标志。这个标志由 mq_open(3) 初始化。能存在于这个标志的域只有 O_NONBLOCK。

mq_maxmsg 和 mq_msgsize 两个域由 mq_open(3) 在队列创建时设置的。mq_maxmsg 是使用 mq_sen(3) 发送数据大小的上限。mq_msgsize 是当前队列可以缓存消息个数的上限。用于设置这些域的软上限的两个 /proc 文件在 mq_open(3) 中有描述。

mq_curmsgs 域用于返回当前队列里已经有消息个数。

mq_setattr() 设置消息队列的属性，设置时使用由 newattr 指针指向的 mq_attr 结构的信息。属性中只有标志 mq_flasgs 里的O_NONBLOCK 标志可以更改，其它在 newattr 内的域都被忽略。如果 oldattr 不是空指针，那么它指向的内存用于返回现有的属性结构mq_attr，此时包含信息与通过 mq_getattr() 取得的信息相同。

需要 -lrt 来链接。

sevp 参数是一个指向 sigevent 结构的指针。关于这个结构的定义与相关细节，见 sigevent(7)。

如果 sevp 是一个非空指针，那么 mq_notify() 注册调用进程以在消息到达时收到通知。sevp 指向的 sigevent 结构中的 sigev_notify域用于指明通知的方式。这个域可以有如下几个值：

对于一个消息队列只能有一个进程可以注册到达通知。

如果 sevp 是 NULL，并且调用进程当前已经在相应的队列里注册过通知，则这个注册被删除；此后其它进程就可以注册到这个队列里以接收通知。

消息通知只有在一个新消息到达且之前队列是空的情况下被递送。如果 mq_notify() 调用时队列非空，则通知会在队列变空之后且有新消息到达时递送。

如果其它进程或线程正在通过 mq_receive(3) 等待一个空队列的消息到达，则任何新到达的消息都被忽略：这些消息会传递给调用mq_receive(3) 进程或线程，而消息通知注册仍然有效。

通知只发生一次：在一个通知递送之后，这个通知注册会被删除，并且其它进程可以注册一个通知。如果收到消息的进程想接收下一个通知，它可能使用 mq_notify() 请求一个全新通知。这可以在所有未读消息被收到完之前来执行。(此时把队列设置非阻塞模式会很有用，在清空队列消息的时候而不用担心一旦队列变空之后被阻塞。)

POSIX.1-2008 说当 sevp 是 NULL 时，实现可以产生一个 EINVAL 错误，并且调用进程不会被注册到队列 mqdes 的通知里。

mq_send, mq_timedsend - 发送一个消息到消息队列

#include <mqueue.h>

int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned msg_prio); #include <time.h>

 #include <mqueue.h>

 int mq_timedsend(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned msg_prio, const struct timespec *abs_timeout);

需要 -lrt 来链接。

glibc 需要特性测试宏(参看 feature_test_macros(7))：

mq_timedsend()：

_XOPEN_SOURCE >= 600 || _POSIX_C_SOURCE >= 200112L

mq_send() 把 msg_ptr 指向的消息加入由 mqdes 引用的消息队列里。参数 msg_len 指定消息 msg_ptr 的长度：这个长度必须小于或等于队列 mq_msgsize 属性的值。零长度的消息是允许。

msg_prio 是一个用于指定消息优先级的非负整数。消息在队列里依据优先级排序，相同优先级的消息新消息放于旧消息后面。

如果消息队列已经满了(如当前队列消息个数等于队列的 mq_maxmsg 属性)，那么，默认地，mq_send() 会一直阻塞到有足够的空间来把当前消息入队，或者在阻塞的时候被一个信号处理器中断。如果 O_NONBLOCK 标志在消息队列描述符里有设置，那么调用将直接由 EAGAIN 错误返回。

mq_timedsend() 的行为与 mq_send() 很类似，只是消息队列满且 O_NONBLOCK 标志没有设置时，abs_timeout 指向的结构指定了一个阻塞的软上限时间。这个上限通过从 Epoch 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC) 开始的绝对的秒和纳秒数指定超时，它的结构定义如下：

struct timespec { time_t tv_sec; /* 秒 */ long tv_nsec; /* 纳秒 */ };

如果消息队列满，并且调用时超时设置已经达到，mq_timedsend() 立刻返回。

返回值

成功时，mq_send() 和 mq_timedsend() 返回零；错误时，返回 -1，并把 errno 设置为合适的值。

错误 EAGAIN 队列已满，并且由 mqdes 消息队列描述符 O_NONBLOCK 标志设置。 EBADF mqdes 指定的描述符无效。 EINTR 这个调用被信号处理器中断，参看 signal(7)。 EINVAL 调用需要阻塞，但 abs_timeout 无效，要么因为 tv_sec 小于零，要么因为 tv_nsec小于零或大于 100 百万。 EMSGSIZE msg_len 大于消息队列的 mq_msgsize 属性。 ETIMEDOUT 在消息传输完成之前已超时。

需要 -lrt 来链接。

glibc 需要特性测试宏(参看 feature_test_macros(7))：

mq_timedreceive()：

如果队列是空的，默认情况下，mq_receive() 会阻塞到有消息准备好为止，或者被信号处理器中断为止。如果消息队列描述符的O_NONBLOCK 标志启用，则调用会以错误 EAGAIN 立即返回。

mq_timedreceive() 的行为与 mq_receive() 很相似，只不过当队列是空且 O_NONBLOCK 标志没有针对相应消息队列描述符启用时，调用会阻塞到 abs_timeout 时间点时返回。这个软上限是一个绝对的时刻值，它计算从 Epoch 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC) 开始的秒数和纳秒数，这个结构的定义如下：

需要 -lrt 来链接。

消息队列通过 mq_open(3) 创建和打开，这个函数返回一个 消息队列描述符 (mqd_t)，它将在之后调用中被用于引用那个打开的消息队列。每个消息队列都通过形如 /somename 的名字来区分，这是一个包含起始斜杠在内的最大长度不超过 NAME_MAX(如 225)的以空字符结尾的字符串，在起始斜杠之后不允许再有斜杠。两个进程可能通过在使用 mq_open(3) 时传递相同的名字来打开相同的消息队列。

消息可以使用 mq_send(3) 和 mq_receive(3) 在一个队列里传入和传出。当一个进程不再使用队列时，可以通过 mq_close(3) 来关闭它，并且要是这个队列在将来也不会使用时，可以通过 mq_unlink(3) 来删除它。队列属性可以通过 mq_getattr(3) 和 mq_setattr(3) 来取得和更改(在一些情况下)。一个进程可以使用 mq_notify(3) 在一个空的队列时请求异步的卡片消息到达通知。

一个消息队列描述符引用一个 消息队列打开描述符 (参考 open(2))。在调用 fork(2) 之后，子进程继承了父亲消息队列描述符的复本，并且这些描述符引用与父亲中相应描述符相同消息队列打开描述符。在两个进程里相关描述符共享消息队列打开描述符相关的标志位(mq_flags)。

每个消息都有一个相关的 优先级，并且高优先级的消息总是首先传递给接收进程。消息优先级范围在 0(低优先级) 到sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX) - 1 (高优先级)。在 Linux 系统里，sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX) 返回 32768，但是 POSIX.1-2001 只要求实现提供优先级范围 0 到 31；一些实现只提供了这个范围。

一旦这个文件系统被挂载，系统里的消息队列就可以使用大家熟悉的命令(如 ls(1) 和 rm(1))来查看和维护了。

目录里的每一个文件都只包含相应队列信息一行内容：

消息队列通过 mq_open(3) 创建和打开，这个函数返回一个 消息队列描述符 (mqd_t)，它将在之后调用中被用于引用那个打开的消息队列。每个消息队列都通过形如 /somename 的名字来区分，这是一个包含起始斜杠在内的最大长度不超过 NAME_MAX(如 225)的以空字符结尾的字符串，在起始斜杠之后不允许再有斜杠。两个进程可能通过在使用 mq_open(3) 时传递相同的名字来打开相同的消息队列。

消息可以使用 mq_send(3) 和 mq_receive(3) 在一个队列里传入和传出。当一个进程不再使用队列时，可以通过 mq_close(3) 来关闭它，并且要是这个队列在将来也不会使用时，可以通过 mq_unlink(3) 来删除它。队列属性可以通过 mq_getattr(3) 和 mq_setattr(3) 来取得和更改(在一些情况下)。一个进程可以使用 mq_notify(3) 在一个空的队列时请求异步的卡片消息到达通知。

一个消息队列描述符引用一个 消息队列打开描述符 (参考 open(2))。在调用 fork(2) 之后，子进程继承了父亲消息队列描述符的复本，并且这些描述符引用与父亲中相应描述符相同消息队列打开描述符。在两个进程里相关描述符共享消息队列打开描述符相关的标志位(mq_flags)。

每个消息都有一个相关的 优先级，并且高优先级的消息总是首先传递给接收进程。消息优先级范围在 0(低优先级) 到sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX) - 1 (高优先级)。在 Linux 系统里，sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX) 返回 32768，但是 POSIX.1-2001 只要求实现提供优先级范围 0 到 31；一些实现只提供了这个范围。