POSIX消息队列

消息队列

一、函数

mq_open

头文件

mqueue.h

 

原型

mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, .../*mode_t mode,struct mq_attr* attr*/);

 

函数功能

创建消息队列;

 

参数

name :消息队列的名字,根据消息队列的规则,为了更好的可移植性,该名字必须以‘/’开头,创建一个消息队列的时候无须路径,给出名字就好,其存放位置可有自己指定(创建前后都可以)

 

oflagO_RDONLY(只读) O_WRONLY(只写) O_RDWR(可读可写) O_CREAT(创建) O_EXCL (当消息已存在时,返回EEXIST错误到errno中)O_NONBLOCK(设置非阻塞)

 

mode:在oflag中指定O_CREAT时,此参数是需要的。表示创建消息队列的权限,S_IRUSR,S_IWUSR,S_IXUSR,S_IRGRP,S_IWGRP,S_IXGRP,S_IROTH,S_IWOTH,S_IXOTH相或组成或者写成0777(表示rwxrwxrwx)等用八进制表示也可以。

 

attr:在oflag中指定O_CREAT时,此参数是需要的。存放消息队列的属性。其中mq_flags0,表示阻塞,为O_NONBLOCK为非阻塞。

(这里可以填写哪些参数具体看:二、Posix IPC)

 

返回值

若创建成功则返回消息队列的描述符,否则返回-1

 

 

 

mq_close函数

头文件

mqueue.h

原型

int mq_close(mqd_t mqdes);

函数功能

关闭已打开的消息队列,关闭后调用进程不可以再使用该描述符,但其消息队列并没有被删除。一个进程终止时,它的所有打开着的消息队列都关闭,就像调用了mq_close一样。

参数

mqdes 消息队列的描述符,即消息队列创建成功后的返回值。

返回值

成功返回0,失败返回-1

 

 

mq_unlink

头文件

mqueue.h

原型

int mq_unlink(const char *name);

函数功能

从系统中删除名为name的消息队列,但删除的只是我们可以在系统中看见的文件的名字,但文件本身并没有被从磁盘上删除,除非该名称是文件的最后一个链接,并且该文件已关闭,才会将该文件真正从磁盘上删除。即如果某前该详细队列的文件还在其他进程中打开,那么不会将其从磁盘上删除,又或者这是最后一个链接,但它还为关闭,即未执行ma_close操作,或打开它的进程为结束就执行mq_unlink,它也不会从磁盘上删除。

参数

name消息队列的名称,以‘/’开始。

返回值

成功返回0,出错返回-1

 

 

mq_getattr

头文件

mqueue.h

原型

int mq_getattr(mqd_t mqdes, struct mq_attr *attr);

函数功能

获取mqdes指的消息队列的属性,存放到attr结构体中。

struct mq_attr

{

 

long int mq_flags;    /* Message queue flags0O_NONBLOCK */

long int mq_maxmsg;   /* Maximum number of messages.  */

long int mq_msgsize;  /* Maximum message size.  */

long int mq_curmsgs;  /* Number of messages currently queued.  */

long int __pad[4];

 

};

参数

mqdes为消息队列描述符,attr为上面解释的存放消息队列属性的结构体。

返回值

成功返回0,失败返回-1

 

 

mq_setattr

头文件

mqueue.h

原型

int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *attr,

 struct mq_attr *oattr);

函数功能

设置消息队列的属性,但是只使用attr结构体中的mq_flags属性,以设置(O_NONBLOCK)或清除(0)非阻塞标志。该结构体的另外三个属性被忽略,每个队列的最大消息数和每个消息的最大字节数都只能在创建时设置,当前队列中的消息数是随传送消息和读取消息的操作改变的,只能读取不能设置。如果oattr非空,那么指定队列的先前属性(4)全将返回到由该指针指向的结构体中。

参数

mqdes 消息队列的属性

attr 函数功能解释中

oattr 函数功能解释中

返回值

成功返回0,失败返回-1

 

 

 

mq_send

头文件

mqueue.h

原型

int mq_send(mqd_t mqdes, const char *ptr, size_t len,

 unsigned int prio);

函数功能

给描述符mqdes指向的消息队列发送消息,大小为len,内容存放在ptr中,prio为优先级。

参数

mqdes为要发送消息的消息队列描述符;

ptr为要发送的数据;

len为消息的长度;

prio为消息的优先级;

返回值

成功返回0,失败返回-1

 

 

mq_receive

头文件

mqueue.h

原型

ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *ptr, size_t len,

 unsigned int *proip);

函数功能

从描述符mqdes指向的消息队列中读取消息存放ptr中。

参数

mqdes为要从中读取消息的消息队列的描述符;

ptr为存放接受到的消息的指针;

len为接受的最大长度;

该值不能小于能加到该消息对列上的最大大小,如果len小于该值,就立即返回EMSGSIZE错误。

返回值

成功返回读取消息的内容的字节数,出错返回-1

 

 

mq_notify

头文件

mqueue.h;

signal.h;

原型

int mq_notify(mqd_t mqdes, const struct sigevent *notification);

函数功能

为指定队列建立或删除异步事件通知。

参数

<signal.h>中:

   typedef union sigval {

        int sival_int;

        void __user *sival_ptr;

} sigval_t;

typedef struct sigevent {

        sigval_t sigev_value;

        int sigev_signo;

        int sigev_notify;

        void  (*sigev_notify_function)(union sigval);

        Pthread_attr_t *sigev_notify_attributes;

} sigevent_t;

(1).如果notification参数非空,那么当前进程希望在有一个消息到达所指定的先前为空的队列时得到通知。我们说“该进程被注册为接收该队列的通知”。

(2).如果notification参数为空指针,而且当前进程目前被注册为接收所指定队列的通知,那么已存在的注册将被撤销。

(3).任意时刻只有一个进程可以被注册为接收某个指定队列的通知。

(4).当有一个消息到达某个先前为空的队列,而且已有一个进程被注册为接收该队列的通知时,只有在没有任何线程阻塞在该队列的mq_receive调用中的前提下,通知才会发出。这就是说,在mq_receive调用中的阻塞比任何通知的注册都优先。

(5).当该通知被发送给它的注册进程时,其注册即被撤销。该进程必须再次调用mq_notify重新注册(如果想要的话)

返回值

成功返回0,失败返回-1

 

 

 

 

二、程序举例

mqsend.c

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<sys/types.h>

#include<mqueue.h>

#include<sys/stat.h>

#include<string.h>

#include<unistd.h>

#include<fcntl.h>

 

int main(int argc, char **argv)

{

    mqd_t mqd;

    char *ptr;

    size_t len;

    unsigned int prio;

 

    if(argc != 4)

        perror("./mqsend mqueue_name size prio!\n");

    len = atoi(argv[2]);

    prio = atoi(argv[3]);

   

    mqd = mq_open(argv[1], O_WRONLY);

   

    ptr = (char *)calloc(len, sizeof(char));

    strcpy(ptr, "wjj_xyd");

    mq_send(mqd, ptr, len, prio);

   

    exit(0);

}

mqreceive.c

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<mqueue.h>

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<unistd.h>

 

int main(int argc, char **argv)

{

    int c, flags;

    mqd_t mqd;

    ssize_t n;

    unsigned int prio;

    char *buff;

    struct mq_attr attr;

   

    flags = O_RDONLY;

    while((c = getopt(argc,argv, "n")) != -1)

    {

        switch(c){

            case 'n':flags |= O_NONBLOCK;

                 break;

        }

    }

 

    if(optind != argc - 1)

        perror("mqreceive error!\n");

    mqd = mq_open(argv[optind], flags);

    mq_getattr(mqd, &attr);

   

    buff = (char*)malloc(attr.mq_msgsize);

 

    n = mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, &prio);

    printf("buff = %s, read %ld bytes, priority = %u\n",buff, (long)n, prio);

 

    exit(0);

}

<think>好的,用户让我介绍一下POSIX消息队列。我需要先回想一下POSIX消息队列的基本概念和用途。POSIX消息队列是Unix-like系统中的一种进程间通信(IPC)机制,允许不同进程通过消息队列交换数据。可能用户是开发者,需要了解如何在多进程应用中实现通信,或者在学习操作系统相关的知识。 首先,我应该解释POSIX消息队列是什么,它的主要特点。要提到它遵循POSIX标准,支持异步通信,消息有优先级,使用文件描述符管理等。然后可能需要比较一下System V消息队列,因为用户可能对这两种都有所耳闻,需要区分它们的区别。 接下来,需要介绍POSIX消息队列的核心概念,比如消息队列描述符、消息结构、属性设置等。然后,详细说明基本操作,比如创建、发送、接收、关闭和删除队列的API函数,比如mq_open、mq_send、mq_receive等。每个函数的作用和参数可能需要简要说明,但不需要深入代码细节,保持概述层面。 还要强调使用时的注意事项,比如内核资源的限制,是否需要手动删除队列,以及权限问题。用户可能在开发中遇到队列未关闭或者权限错误的问题,这些点需要提醒。 另外,应用场景部分可以举例,比如任务调度、日志系统或者分布式系统,这样用户能更好地理解何时使用这种机制。同时,优缺点分析可以帮助用户权衡是否选择POSIX消息队列,比如它的优点在于接口简单、支持优先级,缺点可能是资源限制和持久化问题。 需要确保内容结构清晰,分点列出,符合用户要求的中文回答,同时检查是否所有数学公式或技术术语都正确使用了LaTeX格式,但在这个问题中可能数学公式较少,主要关注代码或术语的正确格式。比如函数名可以用斜体或者引号,但根据用户的要求,可能不需要特殊处理,只要正确使用中文解释即可。 最后,总结部分要简明扼要,强调POSIX消息队列的适用场景和注意事项,帮助用户快速理解。整个过程要保持口语化,避免技术术语堆砌,但又要准确传达关键信息。</think>POSIX消息队列是Unix/Linux系统中的一种进程间通信(IPC)机制,遵循POSIX标准设计。它允许不同进程通过队列形式异步交换数据,具有以下特点: 1. **跨进程通信**:支持不同进程(包括无亲缘关系的进程)通过命名队列通信。 2. **消息优先级**:每条消息可附加优先级,实现优先处理。 3. **异步操作**:发送/接收方无需同时在线。 4. **文件描述符管理**:通过`mq_open()`返回文件描述符进行操作。 --- ### 一、核心概念 - **消息队列描述符**:通过`mq_open()`获取,类似文件操作 - **消息结构**:包含消息正文(字节流)和优先级(0-32767) - **属性设置**$$ struct mq_attr \{ long mq_flags; // 阻塞/非阻塞标志 long mq_maxmsg; // 最大消息数 long mq_msgsize; // 单条消息最大字节数 long mq_curmsgs; // 当前队列中的消息数 \} $$ --- ### 二、基本操作 | 函数 | 作用 | 示例 | |--------------|-------------------------------|-------------------------------| | `mq_open()` | 创建/打开队列 | `mqd_t mq = mq_open("/myqueue", O_CREAT | O_RDWR, 0644, &attr);` | | `mq_send()` | 发送消息 | `mq_send(mq, "Hello", 5, 30);`(优先级30) | | `mq_receive()`| 接收消息 | `mq_receive(mq, buffer, buf_size, &prio);` | | `mq_close()` | 关闭队列 | `mq_close(mq);` | | `mq_unlink()`| 删除队列 | `mq_unlink("/myqueue");` | --- ### 三、关键特性 1. **持久化支持** 队列可配置为持久化存储(需内核支持),系统重启后仍存在 2. **阻塞模式控制** 通过`mq_setattr()`设置非阻塞模式: ```c struct mq_attr attr; attr.mq_flags = O_NONBLOCK; mq_setattr(mq, &attr, NULL); ``` 3. **通知机制** 使用`mq_notify()`注册异步事件通知: ```c struct sigevent sev; sev.sigev_notify = SIGEV_THREAD; sev.sigev_notify_function = callback_func; mq_notify(mq, &sev); ``` --- ### 四、使用注意事项 1. **内核限制** 通过`/proc/sys/fs/mqueue/`查看调整: - `msg_max`:最大消息数 - `msgsize_max`:单消息最大字节数 2. **资源释放** 需显式调用`mq_unlink()`删除队列,否则会持续占用内核资源 3. **权限控制** 创建时需指定权限(类似文件权限位) --- ### 五、典型应用场景 1. **任务调度系统** 高优先级任务优先处理 2. **日志收集系统** 多个进程向中央日志队列发送记录 3. **分布式系统通信** 松耦合的组件间数据传递 --- ### 六、与System V消息队列对比 | 特性 | POSIX消息队列 | System V消息队列 | |-------------------|-------------------------|------------------------| | 接口设计 | 类文件操作 | 复杂键值控制 | | 优先级支持 | ✅ | ❌ | | 超时控制 | 通过`mq_timedsend()`实现| 需自定义实现 | | 持久化 | 内核可选支持 | 非持久化 | --- ### 总结 POSIX消息队列适用于需要优先级控制和异步通信的场景。开发时需注意: 1. 合理设置队列容量防止溢出 2. 及时清理未使用的队列 3. 优先选择线程通知机制而非信号(避免信号处理限制) 示例编译命令: `gcc -o test test.c -lrt`(需链接实时库)
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