UNP（卷2：进程间通信）—— 第5章：Posix消息队列

Posix消息队列 和 System V 消息队列的主要差别：

• 对POSIX消息队列的读总是返回最高优先级的最早消息，对System V消息队列的读则可以返回任意指定优先级的消息。

• 当往一个空队列放置一个消息时，Posix消息队列允许产生一个信号或启动一个线程，System V消息队列则不提供类似的机制。
  

队列中的每个消息都具有如下属性：

• 一个无符号整数优先级（Posix），或 一个长整数类型（System V）；
• 消息的数据部分长度（可以为0）
• 数据本身（如果长度大于0）

mq_open、mq_close、mq_unlink

#include            /* For O_* constants */
#include         /* For mode constants */
#include 

mqd_t mq_open(const char *name, int oflag);
mqd_t mq_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, struct mq_attr *attr);
                             // 返回：成功则为消息队列描述符，出错为-1

oflag：O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR；按位或O_CREAT、O_EXCL、O_NONBLOCK

在创建一个新队列时，mode和attr参数是需要的。如果attr为NULL，就使用默认属性。

#include 

int mq_close(mqd_t mqdes);

int mq_unlink(const char *name);
                             // 返回：成功则为0，出错则为-1

调用mq_close，不再使用该描述符，但其消息队列并不从系统中删除。

要从系统中删除，必须调用mq_unlink

描述符的打开，有一个引用计数器，当一个消息队列的计数仍大于0时，其name就能删除，但是该队列的析构要到最后一个mq_close发生时才进行。

例子：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("argc = %d\n", argc);
    int    c, flags;
    mqd_t  mqd;

    flags = O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL;
    while ( (c = getopt(argc, argv, "e")) != -1 ) {
        switch (c) {
        case 'e':
            flags |= O_EXCL;
            break;
        }
    }
    if (optind != argc - 1) {
        printf("usage: mqcreate [-e] \n");
        return -1;
    }

    mqd = mq_open(argv[optind], flags, FILE_MODE, NULL);
    if (mqd == -1) {
        printf("mq_open failed!---[errno = %d]\n", errno);
        return -1;
    }

    mq_close(mqd);

    exit(0);
}

$ ./mqcreate /1234.mq

一直不清楚参数name的要求，通过查看man mq_overview得知：

Each  message queue  is  identified  by  a  name  of the form /somename;

所以像 /tmp/1234.mq 是不正确的。

生成的消息队列文件在/dev/mqueue/目录下。

mq_getattr、mq_setattr

#include 

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

int mq_setattr(mqd_t mqdes, const struct mq_attr *newattr, struct mq_attr *oldattr);
                             // 返回：成功则为0，出错则为-1

每个消息队列有四个属性，mq_getattr返回所有这些属性，mq_setattr设置其中某个属性。

struct mq_attr {
    long mq_flags;       /* Flags: 0 or O_NONBLOCK */
    long mq_maxmsg;      /* Max number of messages allowed on queue */
    long mq_msgsize;     /* Max size of message (bytes) */
    long mq_curmsgs;     /* number of messages currently in queue */
};

调用mq_open，可指定mq_maxmsg和mq_msgsize属性，mq_open会忽略另外两个成员。

调用mq_setattr，只设置或清楚非阻塞标志。mq_maxmsg和mq_msgsize只能在创建队列时设置。mq_curmsgs只能获取，不能设置。

若oldattr非空，则先前的属性将返回到该结构体中。

mq_send、mq_receive

往队列中放置一个消息，从队列中取走一个消息。

每个消息有一个优先级，它是小于MQ_PRIO_MAX的无符号整数。Posix要求这个上限至少为32。

mq_receive总是返回所指定队列中最高优先级的最早消息，而且该优先级能随该消息的内容及其长度一同返回。

#include 

int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int msg_prio);
                                                                                       // 返回：若成功则为0，出错为-1
ssize_t mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int *msg_prio);
                                                                                       // 返回：若成功则为消息中字节数，出错为-1

#include 
#include 

int mq_timedsend(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int msg_prio, const struct timespec *abs_timeout);
ssize_t mq_timedreceive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned int *msg_prio, const struct timespec *abs_timeout);

mq_receive的 msg_len的值不能小于mq_msgsize，否则返回 EMSGSIZE错误。

mq_send的prio参数是待发送消息的优先级。其值必须小于MQ_PRIO_MAX。

消息队列限制：

mq_maxmsg

mq_msgsize

MQ_OPEN_MAX：一个进程能够同时拥有打开着消息队列的最大数目。（Posix要求至少为8）

MQ_PRIO_MAX：任意消息的最大优先级值加1（Posix要求至少为32）

mq_notify

#include 

int mq_notify(mqd_t mqdes, const struct sigevent *sevp);
                                                          // 返回：若成功则为0，出错则为-1

Posix消息允许 异步事件通知（asynchronous event notification）， 以告知何时有一个消息放置到了某个空消息队列中。这种通知有两种方式选择：

• 产生一个信号；
• 创建一个线程来执行一个指定的函数。
  

这种通知通过调用mq_notify建立。该函数为指定队列建议或删除异步事件通知。

union sigval {
    int    sival_int;    /* Integer signal value. */
    void  *sival_ptr;    /* Pointer signal value. */
};

struct sigevent {
    int         sigev_notify;              /* Notification type. */
    int         sigev_signo;              /* Signal number. */
  union sigval     sigev_value;              /* Signal value. */
  void        (*sigev_notify_function)(union sigval); /* Notification function. */
  pthread_attr_t      *sigev_notify_attributes;             /* Notification attributes. */
};

(1).如果notification参数为非空，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对列时得到通知。

(2).如果notification参数为空，而且当前进程被注册为接收指定队列的通知，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给定队列的通知。

(4).当有一个消息到达先前为空的消息队列，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。即说明，在mq_receive调用中的阻塞比任何通知的注册都优先。

(5).当前通知被发送给它的注册进程时，其注册几倍撤销。该进程必须再次调用mq_notify以重新注册。

没有列在该表中的函数不可以从信号处理程序中调用。

POSIX实时信号

信号可划分为两个大组：
0、其值在SIGRTMIN和SIGRTMAX之间(包括两者在内)的实时信号。POSIX要求至少提供RTSIG_MAX种实时信号，而该常值的最小值为8.
1、所有其他信号：SIGALRM、SIGINT、SIGKILL等等。

当接收到某个信号的进程其sigaction调用中是否指定了新的SA_SIGINFO标志，会造成以下的差异：

0、SA_SIGINFO指定时：SIGRTMIN到SIGRTMAX信号的实时行为有保证 而所有其他信号的行为没有保证 

1、SA_SIGINFO没有指定时所有信号的实时行为都没有保证。

就这种情况来看，若需要实时行为，我们就得使用SIGRTMIN和SIGRTMAX之间的新的实时信号，而且在安装信号处理程序时必须给sigaction指定SA_SIGINFO标志。


术语实时行为(realtime behavior)隐含着如下特征：
0、信号是排队的。也即是说若同一信号产生了三次，它就递交三次。另外，一种给定信号的多次发生以先进先出(FIFO)顺序排队。对于不排队的信号来说，产生了三次的某种信号可能只递交一次。
1、当有多种SIGRTMIN到SIGRTMAX范围内的解阻塞信号排队时，值较小的信号先于值较大的信号递交 。即是说：SIGRTMIN比值为SIGRTMIN+1的信号“更为优先”。
2、当某个非实时信号递交时，传递给它的信号处理程序的唯一参数是该信号的值。实时信号比其他信号传递更多的信息。

可以通过设置 SA_SIGINFO标志安装的任意实时信号的信号处理程序声明如下：

typedef struct { 
           int           si_signo;  /* Signal number.*/
           int           si_code;   /* Signal code. */
           int           si_errno;  /* If non-zero, an errno value associated with this signal, as described in . */
           pid_t         si_pid;    /* Sending process ID. */
           uid_t         si_uid;    /* Real user ID of sending process. */
           void         *si_addr;   /* Address of faulting instruction. */
           int           si_status; /* Exit value or signal. */
           long          si_band;   /* Band event for SIGPOLL. *、
           union sigval  si_value;  /* Signal value. */
} siginfo_t;