Linux内核中消息队列是如何实现的？

Question

我想知道消息队列是如何在 Linux 内核中实现的。

Answer 1

Linux 内核 (2.6) 实现了两个消息队列：（
_{而不是“消息列表”，因为实现是通过使用不严格遵循 FIFO 原则的链表完成的）}

System V IPC 消息

来自 System V 的消息队列。

进程可以调用msgsnd()以发送消息。他需要传递接收消息队列的IPC标识、消息的大小和消息结构，包括消息类型和文本。

另一方面，进程调用msgrcv()以接收消息，传递消息队列的 IPC 标识符（消息应存储在何处）、大小和值t。

t指定从队列返回的消息，正值表示返回其类型等于t的第一条消息，负值返回等于类型t的最后一条消息，零返回队列的第一条消息。

这些函数在include/linux/msg.h中定义并在ipc/msg.c 中实现

消息大小（max）、消息总数（mni）和队列中所有消息的总大小（mnb）有限制：

$ sysctl kernel.msg{max,mni,mnb}
kernel.msgmax = 8192
kernel.msgmni = 1655
kernel.msgmnb = 16384

上面的输出来自 Ubuntu 10.10 系统，默认值在msg.h中定义。

更多令人难以置信的旧 System V 消息队列内容在这里解释。

POSIX 消息队列

POSIX 标准定义了一种基于 System V IPC 的消息队列的消息队列机制，并通过一些功能对其进行了扩展：

• 简单的基于文件的应用程序界面
• 支持消息优先级
• 支持异步通知
• 阻塞操作超时

见ipc/mqueue.c

例子

util-linux 提供了一些用于分析和修改消息队列的程序，POSIX 规范给出了一些 C 示例：

创建一个消息队列ipcmk；通常你会通过调用像ftok()and这样的 C 函数来做到这一点msgget()：

$ ipcmk -Q

让我们看看使用ipcs或使用 a发生了什么cat /proc/sysvipc/msg：

$ ipcs -q

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
0x33ec1686 65536      user       644        0            0           

现在用一些消息填充队列：

$ cat <<EOF >msg_send.c
#include <string.h>
#include <sys/msg.h> 

int main() {
  int msqid = 65536;
  struct message {
    long type;
    char text[20];
  } msg;

  msg.type = 1;
  strcpy(msg.text, "This is message 1");
  msgsnd(msqid, (void *) &msg, sizeof(msg.text), IPC_NOWAIT);
  strcpy(msg.text, "This is message 2");
  msgsnd(msqid, (void *) &msg, sizeof(msg.text), IPC_NOWAIT);

  return 0;
}
EOF

同样，您通常不会在代码中对 msqid 进行硬编码。

$ gcc -o msg_send msg_send.c
$ ./msg_send
$ ipcs -q

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
0x33ec1686 65536      user       644        40           2        

而另一端，将接收消息：

$ cat <<EOF >msg_recv.c
#include <stdio.h>
#include <sys/msg.h>

int main() {
  int msqid = 65536;
  struct message {
    long type;
    char text[20];
  } msg;
  long msgtyp = 0;

  msgrcv(msqid, (void *) &msg, sizeof(msg.text), msgtyp, MSG_NOERROR | IPC_NOWAIT);
  printf("%s \n", msg.text);

  return 0;
}
EOF

走着瞧吧：

$ gcc -o msg_recv msg_recv.c
$ ./msg_recv
This is message 1
$ ./msg_recv
This is message 2
$ ipcs -q

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages    
0x33ec1686 65536      user       644        0            0           

两次接收后，队列再次为空。

之后通过指定键 ( -Q) 或 msqid ( -q)将其删除：

$ ipcrm -q 65536