Linux 消息队列

在进程间通信（IPC）的多种方式中，消息队列（Message Queue）是一种功能强大、结构清晰的通信机制。相比管道只能传输字节流，消息队列支持结构化数据和消息优先级，非常适合用于多个进程之间有序、安全的数据交换。本文将带你了解 Linux 消息队列的基本原理，并通过示例掌握其使用方法。

什么是消息队列？

消息队列是一个内核对象，它提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法。每个数据块都被认为含有一个类型，接收进程可以独立地接收含有不同类型的数据结构。你可以通过发送消息来避免命名管道的同步和阻塞问题。但是消息队列与命名管道一样，每个数据块都有一个最大长度的限制。Linux 用宏 MSGMAX 和 MSGMNB 来限制一条消息的最大长度和一个队列的最大长度。

消息队列具有以下特点：

消息可以带有类型（整型标识符），支持有选择地接收。
消息是有边界的，写入和读取都是一条一条的，而不是字节流。
消息队列保存在内核中，直到被删除或系统关闭。
支持多个写入进程和多个读取进程。

函数名	作用
`msgget()`	创建或打开一个消息队列
`msgsnd()`	发送消息
`msgrcv()`	接收消息
`msgctl()`	控制消息队列（删除、设置等）

结构体定义

消息队列中的每条消息通常通过如下结构体表示：

struct msgbuf {
    long mtype;      // 消息类型，必须 > 0
    char mtext[256]; // 消息正文
};

你可以根据实际需要定义结构体内容，但第一个字段必须是 long 类型的 mtype。

消息队列通信示例

下面是一个简单的发送进程和接收进程的示例。

sender.c（发送进程）

sender.c
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>

struct msgbuf {
    long mtype;
    char mtext[100];
};

int main() {
    key_t key = ftok("msgqueue", 65);
    int msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);

    struct msgbuf message;
    message.mtype = 1;
    strcpy(message.mtext, "Hello from sender");

    msgsnd(msgid, &message, sizeof(message.mtext), 0);
    printf("Sent: %s\n", message.mtext);

    return 0;
}

receiver.c（接收进程）

receiver.c
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

struct msgbuf {
    long mtype;
    char mtext[100];
};

int main() {
    key_t key = ftok("msgqueue", 65);
    int msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);

    struct msgbuf message;
    msgrcv(msgid, &message, sizeof(message.mtext), 1, 0);

    printf("Received: %s\n", message.mtext);

    msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL); // 删除消息队列
    return 0;
}

编译运行：

gcc sender.c -o sender
gcc receiver.c -o receiver
./sender
./receiver

注意事项

mtype 必须大于 0，可以用于区分不同类型的消息。
消息队列是内核资源，使用完后应通过 msgctl() 删除。
同一个 key 可以被多个进程访问，通常使用 ftok() 生成。
消息大小有限（通常几 KB），不适合传输大量数据。

小结

通过本文学习，你了解了 Linux 消息队列的基本概念、使用方法以及关键的系统调用。消息队列支持有序、结构化的数据传输，适用于多个进程之间的异步通信。在后续学习中，你还可以进一步探索消息队列的非阻塞操作、权限控制和性能优化等内容。掌握这一工具，将大大提升你进行进程间通信的灵活性和能力。

什么是消息队列？​

相关系统调用​

结构体定义​

消息队列通信示例​

sender.c（发送进程）​

receiver.c（接收进程）​

注意事项​

小结​