Linux进程间通信—消息队列

前言：本篇主要总结介绍了Linux进程间通信方式之一的消息队列。包括消息队列的基本概念、相关API的介绍。

标识符与键

标识符：内核中的每一个 IPC 结构都用一个非负整数的标识符来引用。当一个 IPC 结构被创建和删除时，与该结构有关的标识符连续加 1，直到达到整型数的最大正值后回转到 0。

键：标识符是 IPC 对象的内部名，为实现多个进程在同一个 IPC 对象通信，就使用键作为该对象的外部名。每一个 IPC 对象都与一个键（key）关联。无论何时创建 IPC 结构，都要指定一个键。

键的数据类型是 key_t，一般定义在头文件 <sys/types.h> 中。键由内核转换成标识符。

ftok 生成键

ftok - convert a pathname and a project identifier to a System V IPC key

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

ftok 函数只有一个功能，就是将多进程使用的同一个路径名和项目ID（0 ~ 255）转变为一个键。其中 path 必须引用一个现有的文件。产生键只使用 id 参数的低 8 位。

IPC 权限结构

Data structure used to pass permission information to IPC operations.

struct ipc_perm
  {
    __key_t __key;                      /* Key.  */
    __uid_t uid;                        /* Owner's user ID.  */
    __gid_t gid;                        /* Owner's group ID.  */
    __uid_t cuid;                       /* Creator's user ID.  */
    __gid_t cgid;                       /* Creator's group ID.  */
    unsigned short int mode;            /* Read/write permission. */
    unsigned short int __pad1;
    unsigned short int __seq;           /* Sequence number.  */
    unsigned short int __pad2;
    __syscall_ulong_t __glibc_reserved1;
    __syscall_ulong_t __glibc_reserved2;
  };

ipc_perm 结构：每一个 IPC 结构关联了一个 ipc_perm。在创建 IPC 结构时，所有字段都赋初值。可以调用 msgctl、semctl 或 shmctl 修改 uid、gid 和 mode 字段。相当于 chown 和 chmod。

IPC 结构限制

消息队列、信号量及共享存储器这三种形式 IPC 都有内置限制。但大多限制可通过配置内核来改变，Linux OS 提供了 sysctl 命令来观察和修改内核配置参数。
可使用 ipcs -l 来显示 IPC 的限制：

coder@DESKTOP-2BH29SI:~$ sudo ipcs -l
unable to fetch message limits
------ Shared Memory Limits --------
max number of segments = 4096
max seg size (kbytes) = 18014398509481983
max total shared memory (kbytes) = 18014398509481980
min seg size (bytes) = 1
------ Semaphore Limits --------
max number of arrays = 32000
max semaphores per array = 32000
max semaphores system wide = 1024000000
max ops per semop call = 500
semaphore max value = 32767

消息队列接口

消息队列就是消息的链接表，存储在内核中，由消息队列标识符标识。

msgget：用来创建一个新的队列或是打开一个现有的队列

#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);

msgsnd：将新消息加入到队列尾

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

msgrcv：从队列中取消息

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, 
				int msgflg);

msgctl：对队列执行多种操作

msgctl() performs the control operation specified by cmd on the System V message queue with identifier msqid.

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);