unix 消息隊列

網絡應用的標準模型是客戶一服務員模型。在金融系統應用軟件開發中，這種模型被廣泛的採用，並且實現這種模型的方法多種多樣。因此，根據不同的業務類型，選擇較好的實現方法至關重要。

在UNIX系統的內部結構中，含有消息機構，即所有的消息都放在內核中，並且它們都有一個相應的消息隊列號。消息機構允許進程發送一個消息到任意其它進程，從而實現系統中進程間的通信。

一、UNIX系統中的消息機構
消息是一個格式化的可變長度的信息單元。它有如下屬性：(1)長整數類型 (2)消息的數據長度 (3)數據。由於消息的長度是可變的，故將消息分爲消息首部和消息數據兩部分。在消息首部中，記錄着消息的類型和大小，指向消息數據區的指針，消息隊列的鏈接指針等。每個消息隊列有一個稱爲 key的名稱，如同用戶文件描述符一樣，每個消息隊列還有一個消息隊列描述符。此外，在一個系統中，可能有若干個消息隊列，所有消息隊列的頭標組成一個數組。圖1 示出了消息和消息隊列的數據結構。
 
圖1 消息和消息隊列的數據結構

1. 建立或返回消息隊列描述符
進程可用系統調用megget來建立或返回消息隊列的描述符。該系統調用的語法格式爲：
int megget(key,msgflg)
key_t key;
int megflg;
其中，key是消息隊列的名字；msgflg是用戶設置的標誌。如果IPC_CREAT表示系統無以key命名的消息隊列，則建立消息隊列標識符；若已存在，則返回消息隊列描述符msgid。

　　對於系統調用，核心將搜索消息隊列頭標數組，確定是否有指定關鍵字的消息隊列。若無，核心將分配一新的隊列結構，並返回給用戶一個消息隊列描述符；否則，它只是檢查消息隊列的許可權之後便返回。
2.消息的發送
進程可用megsnd( )系統調用來發送一個消息，並將它鏈入消息隊列的尾部。該系統調用的語法格式如下：
int msgsnd(msgid,msgp,msgsz,msgflg)
int msgid;
struct msgbuf * msgp;
int msgsz,msgflg;
其中，msgid是由msgget返回的消息隊列描述符；msgp指向包含這條消息的結構，該結構由如下兩個成員組成：
struct msgbuf
{
long mtype; /* 消息類型 */ 
char mtext[ ]; /* 消息的文本 */
}
msgsz是mtext的字節長度；msgflg規定了當無內存空間來存儲消息時，進程等待還是立即返回。
對於msgsnd( )系統調用，核心檢查消息隊列描述符和許可權是否合法；消息長度是否超過系統規定的長度，若過長，進程睡眠等待出現足夠大的空間，通過檢查後，核心爲消息分配消息數據區，並將消息從用戶空間拷貝到消息數據區，分配消息首部，將它鏈入該消息隊列的尾部，在消息首部填寫消息類型，大小以及指向消息數據區的指針，還有修改消息隊列的頭標中的數據。然後喚醒在等待消息到來的隊列中睡眠的進程。
3. 消息的接收
進程可用msgrcv( )系統調用，從消息隊列中讀一條消息，語法格式爲：
int msgrcv(msgid,msgp,msgsz,msgtyp,msgflg)
int msgid,msgsz,msgflg;
struct msgbuf * msgp;
long msgtyp;
其中，msgid,msgp,msgsz,msgflg與msgsnd相似，msgtype是規定用戶想讀的消息類型。
對於msgrcv( )系統調用是先由核心檢查消息隊列標識符和許可權，接着根據msgtyp分三種情況處理。
(1) msgtyp=0，核心尋找消息隊列中的第一個消息，並將它返回給調用進程；
(2)msgtyp爲正整數，核心返回給類型的第一個消息；
(3)msgtyp爲負整數，核心應在其類型值小於或等於msgtyp絕對值的所有消息中，選擇類型最低的第一消息返回。
如果所返回的消息的大小等於或小於用戶請求，核心便將消息正文拷貝到用戶區，再從隊列中刪除該消息，並喚醒睡眠的發送進程；如果消息比用戶要求的大，則系統返回錯誤信息。
4. 消息隊列的操縱
可利用msgctl( )系統調用，來改變消息隊列的屬性，即擁有者，許可權等。其語法格式如下：
int msgctl(msgid,cmd,buf)
int msgid,cmd;
struct msgid_ds * buf;
其中，cmd是規定的命令；buf是用戶緩衝區地址，用戶用它來存放控制參數和查詢結果。命令可分爲三類：(1)用於查詢有關消息隊列的情況。(2)用於改變有關消息隊列的屬性。(3)消除消息隊列的標識符。
二、多路複用消息
在客戶-服務員模型中，一個服務員往往對應多個客戶。這時我們可以利用消息的類型參量，讓多個進程把消息放入同一個隊列中，以便消息隊列能夠多路複用。如圖2 所示，我們只要把type置爲1，以表示消息是從客戶流向服務員的。如果客戶把它的進程號作爲消息的一部分傳遞，那麼服務員只要把客戶進程號作爲其消息類型，把它的消息發送給客戶進程。每個客戶進程都把msgrcv的參數msgtyp置爲其進程號。