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System消息队列

news 2026/7/13 21:36:57

System V 消息队列

生命周期随内核，和共享内存一样，调用后删除命令后不会立刻销毁，仅做删除标记；所有当前挂载使用队列的进程全部退出后，内核才真正释放队列和里面所有消息

收发逻辑

进程 A 发送调用msgsnd()，封装type=1+ 自定义数据，内核在队列链表尾部新增红色 node 节点。
进程 B 接收调用msgrcv()，指定type=2，链表无 type=2 消息 → B 进程阻塞等待，等到内核从链表中寻找第一条 type=2 的绿色消息取出，唤醒B；队列中 type=1 的红色消息会继续留在链表，不会被读取。也可以B的type设置为1，则就能和A进行通信

结论 1：带类型的数据块传输

消息队列的核心特色：每条消息绑定一个整型type标记。

进程 A 发送type=1的红色消息；
进程 B 可以指定只接收type=2的绿色消息，跳过队列里其他类型数据；
对比管道：管道只能按先进先出顺序读，无法分类筛选。

结论2：操作系统统一管理

内核必须维护管理结构：

struct msqid_ds：队列总控结构体（权限、消息总数、字节上限、创建者 PID 等）；
struct node：单条消息链表节点，保存 type、数据、下一条消息指针；所有消息、权限、统计信息全部由 OS 内核管理，进程只通过系统调用收发数据。

结论3：多进程共享同一队列的关键 —— key

和共享内存逻辑完全一致：

双方用相同路径 + 项目 ID 调用ftok()生成同一个key；
通过msgget(key, flag)打开 / 创建队列；内核依靠key匹配，保证不同进程映射到内核里同一个消息队列对象。

msgget 创建或打开

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

`参数msgflg`：

创建标志 +权限（和 shmget 规则完全一致）

IPC_CREAT：key 不存在则新建队列；存在则直接打开；
IPC_CREAT | IPC_EXCL：不存在才创建，已存在直接报错，防止重复创建；

返回值

成功：返回非负整数msqid（消息队列操作句柄，供 msgsnd/msgrcv/msgctl 使用）
失败：返回-1

eg：

// 创建队列，不存在则新建，权限0666，存在就直接打开 int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666); // 只打开已有队列，不创建 int msqid = msgget(key,0); // 强制创建 int msqid = msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);

msgctl —— 消息队列控制函数（删队列、改权限、查信息）

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

参数解析

msqid：msgget 返回的队列 id；
cmd：控制命令（3 个最常用）：IPC_STAT 【读取队列内核信息】，IPC_SET 【修改队列权限 / 所有者】，IPC_RMID 【删除消息队列（最常用）
buf：struct msqid_ds结构体，存放队列内核信息，根据 cmd 决定是否使用。

//IPC_STAT 【读取队列内核信息】 struct msqid_ds info; msgctl(msqid, IPC_STAT, &info); printf("队列权限：%ho\n", info.msg_perm.mode); printf("当前消息条数：%ld\n", info.msg_qnum); //IPC_SET 【修改队列权限 / 所有者】 msgctl(msqid, IPC_STAT, &info); info.msg_perm.mode = 0644; // 修改权限 msgctl(msqid, IPC_SET, &info); // IPC_RMID 【删除消息队列（最常用）】 msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL); 调用后不会立刻销毁，仅做删除标记；所有当前挂载使用队列的进程全部退出后，内核才真正释放队列和里面所有消息

内核描述队列

msgsnd 发送 + msgrcv 接收

所有收发都必须自定义消息缓冲区，第一个成员必须是 long mtype（>0），后面自定义数据

struct MsgBuf { long mtype; // 消息类型，正数，核心过滤标识 char mtext[128];// 自定义承载数据 };

msgsnd：发送消息到队列尾部

#include <sys/msg.h> int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

参数解析

msqid：msgget 返回的消息值
msgp：自定义MsgBuf结构体指针
msgsz：仅数据长度，不含 mtype；即sizeof(buf.mtext)
msgflg阻塞控制标志：
- 0：默认阻塞。队列满时，发送进程休眠，直到队列腾出空间
- IPC_NOWAIT：非阻塞。队列满直接返回 - 1，不等待

eg：

struct MsgBuf buf; buf.mtype = 1; // 设置消息类型 strcpy(buf.mtext, "hello"); // 阻塞发送，数据长度是字符串长度 msgsnd(msqid, &buf, strlen(buf.mtext), 0);

返回值：
成功返回0，失败-1并设置errno

msgrcv：从队列读取匹配类型消息

#include <sys/msg.h> ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

参数解析：

msqid：msgget返回值
msgp：接收消息的缓冲区结构体指针
msgsz：缓冲区数据区最大可容纳字节（mtext 数组长度）
msgtyp：消息过滤核心参数，分 3 种规则
msgflg：阻塞控制
- 0：无匹配消息时阻塞休眠
- IPC_NOWAIT：无匹配消息直接返回 - 1，不阻塞
- MSG_NOERROR：消息数据超过 msgsz 时截断，不报错；不加则返回 - 1

msgtyp 三种读取规则：

msgtyp > 0（精准匹配）遍历链表，取出第一条 mtype == msgtyp的消息；其他类型消息保留在队列。例：msgtyp=2 → 只读 type=2 的消息，type=1 完全忽略。
msgtyp = 0（先进先出，不筛选）永远取出链表最头部第一条消息，不管 type 是多少。
msgtyp < 0（极少使用）取出队列中mtype ≤ abs(msgtyp)里最小 type 的第一条消息。

返回值

成功返回实际拷贝到mtext缓冲区的字节数，失败返回-1，同步设置errno

eg：

struct MsgBuf buf; // 阻塞读取type=2的消息，缓冲区最大128字节 ssize_t n = msgrcv(msqid, &buf, sizeof(buf.mtext), 2, 0); if(n > 0) { printf("收到数据：%s\n", buf.mtext); }