★IPC方法包括管道（PIPE）、訊息佇列（Message_Queue）、旗語、共用記憶體（ShareMemory）以及套接字（Socket）。進

程間通訊主要包括了管道、系統IPC（包括了訊息佇列、訊號以及共享儲存）、套接字（SOCKET）。此文將詳細敘述訊息佇列的相

關內容。

★產生原因：

所謂訊息佇列，其實就是訊息(資料)傳輸過程中儲存的容器。既然有了管道通訊的方式，何必又有訊息佇列呢？

因為根據管道的特性，我們知道其在一定程度上存在或多或少的侷限性，首先匿名管道以及命名管道是隨程序的，進

程的退出，意味著管道生命週期的結束；其次，管道傳送資料時以無格式位元組流的形式傳送，這有時會給程式的開發

帶來不便；再者，擔當資料傳送媒介的管道，其緩衝區的大小也有較大的限制。所以作為IPC方式下的另一種應用於

程序間通訊的訊息佇列方式便應運而生了。

★什麼是訊息佇列？

  訊息佇列就是一個訊息的連結串列。可以把訊息看作一個記錄，具有特定的格式以及特定的優先順序。對訊息佇列有寫

權限的程序可以向訊息佇列中按照一定的規則新增新訊息；對訊息佇列有讀許可權的程序則可以從訊息佇列中讀走訊息

。訊息佇列是隨核心持續的。也就是說程序的退出，如果不自主去釋放資源，訊息佇列是會悄無聲息的存在的。所以

較管道來說，訊息佇列的生命週期更加持久。訊息佇列提供了一種從一個程序向另一個程序傳送一個數據塊的方法。 

每個資料塊都被認為是有一個型別，接收者程序接收的資料塊可以有不同的型別值。我們可以通過傳送訊息 來避免

命名管道的同步和阻塞問題。訊息佇列與管道不同的是，訊息佇列是基於訊息的， 而管道是基於位元組流的，且訊息隊

列的讀取不一定是先入先出。訊息佇列與命名管道有一 樣的不足，就是每個訊息的最大長度是有上限的

（MSGMAX），每個訊息佇列的總的位元組數是有上限的（MSGMNB），系統上訊息佇列的總數也有一個上限

（MSGMNI）。見下圖：

★訊息佇列的型別：

     目前有POSIX訊息佇列和系統V訊息佇列，系統V訊息佇列目前被大量使用。考慮到程式的可移植性，新開發的

應用程式應儘量使用POSIX訊息佇列。
系統V訊息佇列是隨核心持續的，只有在核心重起或者顯示刪除一個訊息佇列時，該訊息佇列才會真正被刪除

（對比管道，管道的生命週期是隨程序的）。因此係統中記錄訊息佇列的資料結構（struct ipc_ids msg_ids）位於

核心中，系統中的所有訊息佇列都可以在結構msg_ids中找到訪問入口。 訊息佇列就是一個訊息的連結串列。每個訊息隊

列都有一個佇列頭，用結構struct msg_queue來描述。佇列頭中包含了該訊息佇列的大量資訊，包括訊息佇列鍵

值、使用者ID、組ID、訊息佇列中訊息數目等等，甚至記錄了最近對訊息佇列讀寫程序的ID。讀者可以訪問這些資訊，

也可以設定其中的某些資訊。 

既然訊息佇列是IPC（Inter Process Communication）中的一種，所以我們先來看看核心為每一個程序間通訊物件所維護的資料

結構。

         命令：vim /usr/include/linux/ipc.h

注：可以看到，該結構體中包含了許多關於id方面的資訊，key類似於埠號，為目標獲取（get）時的標誌；

uid為擁有者的id；gid為組使用者id；cuid中的c為建立者(creator)；cgid同理；mode為模式，也就是許可權；seq

為順序值。

再來看看關於訊息佇列中的結構體：

   命令：vim /usr/include/linux/msg.h

注：我們可以看到紅色框中的內容正是上面IPC的結構體。而後訊息佇列私有的資料成員為私有部分，其內容對應的都有註釋，就不

一一敘述了。

★相關函式：

1.msgget

注：msgget函式包含了兩個引數key和msgflg。引數key類似於埠號，也可以由fork函式生成。引數msgflg中存在兩個IPC標

志，即IPC_CREAT和IPC_EXEL。

其中，①IPC_CREAT標誌：如果IPC不存在，則建立一個IPC資源，否則開啟操作。                                       

  ②IPC_EXCL：只有在共享記憶體不存在的時候，新的共享記憶體才建立，否則就產生錯誤。如果單獨使用IPC_CREAT，XXXget()

函式要麼返回一個已經存在的共享記憶體的操作符，要 麼返回一個新建的共享記憶體的識別符號。         

  ③如果將IPC_CREAT和IPC_EXCL標誌一起使用，XXXget()將返回一個新建的IPC識別符號 ；如果該IPC資源已存在，或者返

回-1。IPC_EXEL標誌本身並沒有太大的意義，但是和IPC_CREAT標誌一起使用可以用來保證 所得的物件是新建的，而不是開啟已有

的物件。

2.msgrcv和msgsnd：

注：msgrcv從佇列中取出訊息；msgsnd將資料放到訊息佇列中；

函式引數：msqid------訊息佇列的標識碼；msgp-------指向訊息緩衝區的指標，此位置用來暫時儲存傳送和接收的訊息，是一個

使用者可 定義的通用結構，形態如下：struct msgstru{     long mtype; //大於0          char mtext[使用者指定大⼩小]; }；msgsz------

---訊息的大小；msgtyp---------從訊息佇列內讀取的訊息形態。如果值為零，則表示訊息佇列中的所有訊息都會被讀取；msgflg--

------用來指明核心程式在佇列沒有資料的情況下所應採取的行動。如果msgflg和常數IPC_NOWAIT合用，則在msgsnd()執行時若

是訊息佇列已滿，則msgsnd()將不會阻塞，而會立即返回-1，如果執行的是msgrcv()，則在訊息佇列呈空時，不做等待馬上返

回-1，並設定錯誤碼為ENOMSG。當msgflg為0時，msgsnd()及msgrcv()在佇列呈滿或呈空的情形時，採取阻塞等待的處理模式。

3.msgctl：

注：該函式設定訊息佇列的屬性。函式引數：msgctl系統呼叫對msgqid標識的訊息佇列執行cmd操作，系統定義了3種cmd操作：

IPC_STAT , IPC_SET , IPC_RMID
。

IPC_STAT : 該命令⽤用來獲取訊息佇列對應的 msqid_ds 資料結構，並將其儲存到 buf 指 定的地址空間。
       

IPC_SET : 該命令⽤用來設定訊息佇列的屬性，要設定的屬性儲存在buf中。            

IPC_RMID : 從核心中刪除 msqid 標識的訊息佇列。 

★用訊息佇列對客戶端和服務端間通訊的模擬：

1.comm.h

#pragma once  
  
#include<stdio.h>  
#include<errno.h>  
#include<string.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<sys/ipc.h>  
#include<sys/msg.h>  
  
#define _PATH_NAME_ "/tmp"  
#define _PROJ_ID_ 0x6666  
#define _SIZE_ 1024  
  
extern int server_type;  
extern int client_type;  
  
  
struct msgbuf  
{  
    long mtype;  
    char mtext[_SIZE_];  
};  
  
int creat_msg_queue();  
int get_msg_queue();  
//int creat_msg_queue(int msg_id);  
int send_msg(int msg_id,int send_type,const char* msg);  
int recv_msg(int msg_id,int recv_type,char* msg_out);  
int destroy_queue(int msg_id);  

2.comm.c

#include"comm.h"  
  
int server_type = 1;  
int client_type = 2;  
  
  
static int comm_msg_queue(int flags)  
{  
    key_t _key = ftok(_PATH_NAME_,_PROJ_ID_);  
    if(_key < 0)  
    {  
        printf("%d : %s",errno,strerror(errno));  
        return -1;  
    }  
  
    int msg_id = msgget(_key,flags);  
    //int msg_id = msgget(_key,IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);  
    return msg_id;  
}  
  
int creat_msg_queue()  
{  
    int flags = IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666;  
    return comm_msg_queue(flags);  
}  
  
int get_msg_queue()  
{  
    int flags = IPC_CREAT;  
    return comm_msg_queue(flags);  
}  
  
int destroy_queue(int msg_id)  
{  
    if(msgctl(msg_id,IPC_RMID,NULL) != 0)  
    {  
        printf("%d : %s",errno,strerror(errno));  
        return -1;  
    }  
  
    return 0;  
}  
  
int send_msg(int msg_id,int send_type,const char* msg)  
{  
    struct msgbuf _buf;  
    _buf.mtype = send_type;  
    strncpy(_buf.mtext,msg,strlen(msg)+1);  
  
    if(msgsnd(msg_id,&_buf,sizeof(_buf.mtext),0) < 0)  
    {  
        printf("%d : %s",errno,strerror(errno));  
        return -1;  
    }  
    return 0;  
}  
  
int recv_msg(int msg_id,int recv_type,char* msg_out)  
{  
    struct msgbuf _buf;  
    _buf.mtype = 0;  
    memset(_buf.mtext,'\0',sizeof(_buf.mtext));  
  
    if(msgrcv(msg_id,&_buf,sizeof(_buf.mtext),recv_type,0) < 0)  
    {  
        printf("%d : %s",errno,strerror(errno));  
        return -1;  
    }  
  
    strcpy(msg_out,_buf.mtext);  
    return 0;  
}  

3.server.c

#include"comm.h"  
  
int main()  
{  
    int msg_id = creat_msg_queue();  
    if(msg_id <0)  
    {  
        printf("%d : %s\n",errno,strerror(errno));  
        return 1;  
    }  
  
    char buf[_SIZE_];  
    while(1)  
    {  
        memset(buf,'\0',sizeof(buf));  
        recv_msg(msg_id,client_type,buf);  
        printf("client:%s\n",buf);  
        if(strcasecmp(buf,"quit") == 0)  
        {  
            break;  
        }  
  
        printf("client say done,Please Enter# ");  
        fflush(stdout);  
        ssize_t _s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);  
        if(_s > 0)  
        {  
            buf[_s - 1] = '\0';  
        }  
  
        send_msg(msg_id,server_type,buf);  
  
    }  
  
    destroy_queue(msg_id);  
    return 0;  
}  

4.client.c

#include"comm.h"  
  
int main()  
{  
    int msg_id = get_msg_queue();  
  
    char buf[_SIZE_];  
    while(1)  
    {  
        printf("Please Enter:");  
        fflush(stdout);  
        ssize_t _s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);  
        if(_s >0 )  
        {  
            buf[_s - 1] = '\0';  
        }  
        send_msg(msg_id,client_type,buf);  
        if(strcasecmp(buf,"quit") == 0)  
        {  
            break;  
        }  
  
        memset(buf,'\0',sizeof(buf));  
        recv_msg(msg_id,server_type,buf);  
        printf("server# %s\n",buf);  
    }  
  
    return 0;  
}  

★Makefile檔案的編寫：

.PHONY:all
all:client server

client:client.c comm.c       //gcc -o [email protected]（目標檔案） $^（依賴關係:後的所有內容）
gcc -o [email protected] $^
server:server.c comm.c
gcc -o [email protected] $^

.PHONY:clean
clean:
rm -f server client

★執行結果：

★注：這樣就完成了client端和server端的通訊。需要注意的是，執行程式時如果先打開了client端的可執行程式，此

時的第二個視窗執行server端時，可能會彈出17，FileExists的提示資訊致使程式無法執行，因為此時開啟client端

時已創立了一個訊息佇列，並申請了IPC資源。所以此時需要清除它（注意切換至root許可權），並重新按照先server

後client的順序執行即可。

命令：ipcs -q ----------------顯示訊息佇列相關資訊；

   ipcrm -q [引數]--------------這裡的引數輸入顯示的key值或者msqid的值都可

▲溫馨提示：最後make clean刪除生成的可執行程式時，千萬別忘了用ipcrm指令刪除產生的訊息佇列，因為它不

具有管道那樣程序退出就釋放所有資源的特性，不自主手動釋放，它也是會偷偷的一直存在的。

注：comm.h中的五個介面函式：

①int creat_msg_queue();  //建立一個訊息佇列
②int get_msg_queue();   //獲得訊息佇列的msg_id

③int send_msg(int msg_id,int send_type,const char* msg);  //傳送訊息
④int recv_msg(int msg_id,int recv_type,char* msg_out);  //接收訊息

⑤int destroy_queue(int msg_id);  //銷燬佇列