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一个或多个进程可向消息队列写入消息，而一个或多个进程可从消息队列中读取消息，这种进程间通讯机制通常使用在客户/服务器模型中，客户向服务器发送请求消息，服务器读取消息并执行相应请求。在许多微内核结构的操作系统中，内核和各组件之间的基本通讯方式就是消息队列。例如，在 MINIX 操作系统中，内核、I/O 任务、服务器进程和用户进程之间就是通过消息队列实现通讯的。
Linux中的消息可以被描述成在内核地址空间的一个内部链表，每一个消息队列由一个IPC的标识号唯一的标识。Linux 为系统中所有的消息队列维护一个 msgque 链表，该链表中的每个指针指向一个 msgid_ds 结构，该结构完整描述一个消息队列。
System V消息队列是Open Group定义的XSI，不属于POSIX标准。System V IPC的历史相对很早，在上个世70年代后期有贝尔实验室的分支机构开发，80年代加入System V的系统内核中，后来商用UNIX系统基本都加入了System V IPC的功能。
System V消息队列相对于POSIX消息队列的区别主要是：
(1)消息缓冲区(msgbuf)
我们在这里要介绍的第一个数据结构是msgbuf结构，可以把这个特殊的数据结构看成一个存放消息数据的模板，它在include/linux/msg.h中声明，描述如下：
/* msgsnd 和msgrcv 系统调用使用的消息缓冲区*/
struct msgbuf {
long mtype; /* 消息的类型，必须为正数 */
char mtext[1]; /* 消息正文 */
};
注意：对于消息数据元素(mtext)，不要受其描述的限制。实际上，这个域(mtext)不仅能保存字符数组，而且能保存任何形式的任何数据。这个域本身是任意的，因为这个结构本身可以由应用程序员重新定义：
struct my_msgbuf {
long mtype; /* 消息类型 */
long request_id; /* 请求识别号 */
struct client info; /* 客户消息结构 */
};我们看到，消息的类型还是和前面一样，但是结构的剩余部分由两个其它的元素代替，而且有一个是结构。这就是消息队列的优美之处，内核根本不管传送的是什么样的数据，任何信息都可以传送。
但是，消息的长度还是有限制的，在Linux中，给定消息的最大长度在include/linux/msg.h中定义如下：
#define MSGMAX 8192 /* max size of message(bytes) */
消息总的长度不能超过8192字节，包括mtype域，它是4字节长。
(2)消息结构(msg)
内核把每一条消息存储在以msg结构为框架的队列中，它在include/ linux/msg.h中定义如下：
struct msg {
struct msg *msg_next; /* 队列上的下一条消息 */
long msg_type; /*消息类型*/
char *msg_spot; /* 消息正文的地址 */
short msg_ts; /* 消息正文的大小 */
};注意：msg_next是指向下一条消息的指针，它们在内核地址空间形成一个单链表。
(3)消息队列结构(msgid_ds)
当在系统中创建每一个消息队列时，内核创建、存储及维护这个结构的一个实例。
<bits/msq.h>
struct msqid_ds
{
struct ipc_perm msg_perm; /*IPC对象的属性信息和访问权限 */
__time_t msg_stime; /* time of last msgsnd command */
__time_t msg_rtime; /* time of last msgrcv command */
__time_t msg_ctime; /* time of last change */
unsigned long int __msg_cbytes; /* 当前队列中消息的字节数 */
msgqnum_t msg_qnum; /* 当前队列中消息的个数 */
msglen_t msg_qbytes; /* 队列允许存放的最大字节数 */
__pid_t msg_lspid; /* pid of last msgsnd() */
__pid_t msg_lrpid; /* pid of last msgrcv() */
//下面是保留字段
#if __WORDSIZE == 32
unsigned long int __unused1;
unsigned long int __unused2;
unsigned long int __unused3;
#endif
unsigned long int __unused4;
unsigned long int __unused5;
};
System V消息队列的创建和使用会使用下面的函数接口：
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int oflg);
//成功返回非负消息队列描述符，失败返回-1
key：消息队列的键，用来创建一个消息队列。System IPC都有一个key，作为IPC的外部标识符，创建成功后返回的描述符作为IPC的内部标识符使用。key的主要目的就是使不同进程在同一IPC汇合。key具体说可以有三种方式生成：
oflg：指定创建或打开消息队列的标志和读写权限（ipc_perm中的mode成员）。我们知道System V IPC定义了自己的操作标志和权限设置标志，而且都是通过该参数传递，这和open函数存在差别，open函数第三个参数mode用于传递文件的权限标志。System V IPC的操作标志包含：IPC_CREAT，IPC_EXCL，权限设置标志如下图：
下面是创建消息队列的测试代码：
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/msg.h>
using namespace std;
#define PATH_NAME "/tmp/anonymQueue"
int main(int argc, char **argv)
{
key_t key;
int fd;
if ((fd = open(PATH_NAME, O_CREAT, 0666)) < 0)
{
cout<<"open file "<<PATH_NAME<<"failed.";
cout<<strerror(errno)<<endl;
return -1;
}
close(fd);
key = ftok(PATH_NAME, 0);
int msgID;
if ((msgID = msgget(key, IPC_CREAT | 0666)) < 0)
{
cout<<"open message queue failed...";
cout<<strerror(errno)<<endl;
return -1;
}
cout<<"key:0x"<<hex<<key<<endl;
cout<<"descriptor id:"<<dec<<msgID<<endl;
}结果:
实现System V IPC的任何系统都提供两个特殊的程序ipcs和ipcrm。ipcs输出IPC的各种信息，ipcrm则用于删除各种System V IPC。由于System V IPC不属于POSIX标准，所以这两个命令也未被标准化。
System V消息队列的写入消息使用下面的函数接口：
#include <sys/msg.h>
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
//成功返回0，失败返回-1msgp：指向存放消息的缓冲区，该缓冲区中包含消息类型和消息体两部分内容。该缓冲区的结构是由用户定义的，在<sys/msg.h>中有关于该缓冲区结构定义的参版考模
struct msgbuf
{
long int mtype; /* type of received/sent message */
char mtext[1]; /* text of the message */
};
缓冲区的开头是一个long型的消息类型，该消息类型必须是一个非负数。紧跟在消息类型后面的是消息体部分（如果消息长度大于0），参考模版中定义的mtext只是说明消息体，该部分可以自定义长度。我们自己的应用都会定义特定的消息结构。
msgsz：缓冲区中消息体部分的长度；
msgflg：设置操作标志。可以为0，IPC_NOWAIT；用于在消息队列中没有可用的空间时，调用线程采用何种操作方式。
标志为IPC_NOWAIT，表示msgsnd操作以非阻塞的方式进行，在消息队列中没有可用的空间时，msgsnd操作会立刻返回。并指定EAGAIN错误；
标志为0，表示msgsnd操作以阻塞的方式进行，这种情况下在消息队列中没有可用的空间时调用线程会被阻塞，直到下面的情况发生：
System V消息队列的读取消息使用下面的函数接口：
#include <sys/msg.h>
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);
//成功返回接收到的消息的消息体的字节数，失败返回-1
msqid：消息队列的描述符；
msgp：指向待存放消息的缓冲区，该缓冲区中将会存放接收到的消息的消息类型和消息体两部分内容。该缓冲区的结构是由用户定义的，和msgsnd相对应。
msgsz：缓冲区中能存放消息体部分的最大长度，这也是该函数能返回的最大数据量；该字段的大小应该是sizeof(msg buffer) - sizeof(long)；
msgtyp：希望从消息队列中获取的消息类型。
msgflg：设置操作标志。可以为0，IPC_NOWAIT，MSG_NOERROR；用于在消息队列中没有可用的指定消息时，调用线程采用何种操作方式。
标志为IPC_NOWAIT，表示msgrcv操作以非阻塞的方式进行，在消息队列中没有可用的指定消息时，msgrcv操作会立刻返回，并设定errno为ENOMSG。
标志为0，表示msgrcv操作是阻塞操作，直到下面的情况发生：
标志为MSG_NOERROR，表示接收到的消息的消息体的长度大于msgsz长度时，msgrcv采取的操作。如果设置了该标志msgrcv在这种情况下回截断数据部分，而不返回错误，否则返回一个E2BIG错误。
下面是关于消息队列读写的测试代码：
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/msg.h>
using namespace std;
#define PATH_NAME "/tmp/anonymQueue"
key_t CreateKey(const char *pathName)
{
int fd;
if ((fd = open(PATH_NAME, O_CREAT, 0666)) < 0)
{
cout<<"open file "<<PATH_NAME<<"failed.";
cout<<strerror(errno)<<endl;
return -1;
}
close(fd);
return ftok(PATH_NAME, 0);
}
int main(int argc, char **argv)
{
key_t key;
key = CreateKey(PATH_NAME);
int msgID;
if ((msgID = msgget(key, IPC_CREAT | 0666)) < 0)
{
cout<<"open message queue failed...";
cout<<strerror(errno)<<endl;
return -1;
}
if (fork() == 0)
{
char msg[] = "cute yuki...";
char *msgBuf = new char[sizeof(long) + sizeof(msg)];
long mtype = 1;
memmove(msgBuf, &mtype, sizeof(mtype));
memmove(msgBuf + sizeof(mtype), msg, sizeof(msg));
for (int i = 1; i <= 5; ++i)
{
if (msgsnd(msgID, msgBuf, sizeof(msg), 0) < 0)
{
cout<<"send message "<<i<<"failed...";
cout<<strerror(errno)<<endl;
continue;
}
cout<<"child: send message "<<i<<" success..."<<endl;
sleep(1);
}
exit(0);
}
char msgBuf[256];
long mtype;
int recvLen;
for (int i = 1; i <= 5; ++i)
{
recvLen = msgrcv(msgID, msgBuf, 256 - sizeof(long), 0, 0);
if (recvLen < 0)
{
cout<<"receive message failed...";
cout<<strerror(errno)<<endl;
continue;
}
memmove(&mtype, msgBuf, sizeof(long));
cout<<"parent receive a message:"<<endl;
cout<<"message type:"<<mtype<<endl;
cout<<"message body:"<<msgBuf + sizeof(long)<<endl;
}
return 0;
}
对System V消息队列的删除，属性的设置和获取等控制操作要使用下面的函数接口：
msqid：消息队列的描述符；
cmd：控制操作的命令，SUS标准提供以下三个命令：
buf：指向msqid_ds结构的指针；
下面是测试代码：
在Linux 2.6.18下的执行结果为：
关于消息队列中允许存放最大的字节数可以通过IPC_SET命令进行修改，该修改只能针对本消息队列生效。如下测试代码：
在Linux 2.6.18下的执行结果为：
对System V IPC，系统往往会存在一些限制，对于消息队列，在Linux2.6.18中，系统内核存在以下限制：
对于System V消息队列一般内核还有一个限制：系统范围内的最大消息数，在Linux下这个限制由msgmnb*msgmni决定。
上面已经说过可以通过IPC_SET来设置使用中的消息队列的最大字节数。但是要在系统范围内对内核限制进行修改，在Linux下面可以通过修改/etc/sysctl.conf内核参数配置文件，然后配合sysctl命令来对内核参数进行设置。例如下面示例：
Linux程序设计学习笔记----System V进程通信之消息队列,布布扣,bubuko.com
Linux程序设计学习笔记----System V进程通信之消息队列
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原文地址：http://blog.csdn.net/suool/article/details/38517093
