ИМЯ

mq_overview - обзор очередей сообщений POSIX

ОПИСАНИЕ

Очереди сообщений POSIX позволяют процессам обмениваться данными в виде сообщений.
Данный программный интерфейс отличается от используемого в очередях сообщений
System V (msgget(2), msgsnd(2), msgrcv(2), etc.), но предоставляет схожие
возможности.

Очереди сообщений создаются и открываются с помощью mq_open(3); эта функция
возвращает дескриптор очереди сообщений (mqd_t), который используется в
последующих вызовах для ссылки на открытую очередь сообщений. Каждая очередь
сообщений описывается именем в виде /некое_имя; оно представляет собой строку с
null в конце и длиной до NAME_MAX (т. е., 255) символов, состоящую из начальной
косой черты, одного и более символа (любого, кроме косой черты). Два процесса
могут работать через одну очередь, если укажут одинаковое имя в mq_open(3).

Сообщения передаются в и из очереди с помощью функций mq_send(3) и mq_receive(3).
Когда процесс прекращает использовать очередь, он закрывает её с помощью функции
mq_close(3), и если очередь больше не нужна, то она может быть удалена с помощью
функции mq_unlink(3). Атрибуты очереди можно получить и (в некоторых случаях)
изменить с помощью функций mq_getattr(3) и mq_setattr(3). Процесс может запросить
асинхронное уведомление о поступлении сообщения в пустую очередь с помощью функции
mq_notify(3).

Дескриптор очереди сообщений — это ссылка на открытое описание очереди сообщений
(сравнимо с open(2)). После вызова fork(2) потомок наследует копии дескрипторов
очередей сообщений родителя и эти дескрипторы ссылаются на те же открытые описания
очередей сообщений родителя. Соответствующие дескрипторы очередей сообщений двух
процессов используют общий флаг (mq_flags), который связан с открытым описанием
очереди сообщений.

У каждого сообщения есть приоритет, и сначала в принимающий процесс всегда
доставляются сообщения наивысшим приоритетом. Диапазон приоритетов сообщений: 0
(низший) — sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX) - 1 (высший). В Linux,
sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX) возвращает 32768, но в POSIX.1 требуется реализация
поддержки только диапазона приоритетов от 0 до 31; некоторые реализации
предоставляют только этот диапазон.

Далее в разделе описываются особенности реализации очередей сообщений POSIX в
Linux.

Библиотечные интерфейсы и системные вызовы
В большинстве случаев, перечисленные выше библиотечные интерфейсы mq_*()
реализуются поверх системных вызовов с теми же именами. Исключения из этого
правила перечислены в следующей таблице:

Библиотечный интерфейс Системный вызов
mq_close(3) close(2)
mq_getattr(3) mq_getsetattr(2)
mq_notify(3) mq_notify(2)
mq_open(3) mq_open(2)
mq_receive(3) mq_timedreceive(2)
mq_send(3) mq_timedsend(2)
mq_setattr(3) mq_getsetattr(2)
mq_timedreceive(3) mq_timedreceive(2)
mq_timedsend(3) mq_timedsend(2)

Устойчивость
Очереди сообщений POSIX располагаются в ядре. Пока очередь не удалёна с помощью
mq_unlink(3), она остаётся в системе до её выключения.

Компоновка
Программы, в которых используется программный интерфейс очереди сообщений POSIX,
для компоновки с библиотекой реального времени librt должны компилироваться с
помощью cc -lrt.

Интерфейсы /proc
Для ограничения потребления очередями сообщений POSIX памяти ядра и задания
атрибутов по умолчанию для новых очередей сообщений, можно использовать следующие
интерфейсы:

/proc/sys/fs/mqueue/msg_default (начиная с Linux 3.5)
В данном файле задаётся значение, которое используется для mq_maxmsg в
создаваемой новой очереди с помощью вызова mq_open(3) со значением attr
равным NULL. Значение для этого файла по умолчанию равно 10. Минимальное и
максимальные значение такие же как для /proc/sys/fs/mqueue/msg_max.
Значение по умолчанию mq_maxmsg у новой очереди будет меньше msg_default и
msg_max. До Linux 2.6.28 значение mq_maxmsg по умолчанию равнялось 10; с
Linux 2.6.28 по Linux 3.4 значение по умолчанию равнялось ограничению
msg_max.

/proc/sys/fs/mqueue/msg_max
Данный файл можно использовать для просмотра и изменения значения
максимального количества сообщений в очереди. Это значение служит верхним
пределом для аргумента attr->mq_maxmsg, указываемого в mq_open(3). Значение
msg_max по умолчанию равно 10. Минимальное значение равно 1 (10 в ядрах до
версии 2.6.28). Верхний предел равен HARD_MSGMAX. Ограничитель msg_max
игнорируется для привилегированных процессов (CAP_SYS_RESOURCE), но, тем не
менее, учитывается предел HARD_MSGMAX.

Определение HARD_MSGMAX изменялось в разных версиях ядра следующим образом:

* До Linux 2.6.32: 131072 / sizeof(void *)

* Linux 2.6.33 по 3.4: (32768 * sizeof(void *) / 4)

* Начиная с Linux 3.5: 65536

/proc/sys/fs/mqueue/msgsize_default (начиная с Linux 3.5)
В данном файле задаётся значение, которое используется для mq_msgsize в
создаваемой новой очереди с помощью вызова mq_open(3) со значением attr
равным NULL. Значение для этого файла по умолчанию равно 8192 (байты).
Минимальное и максимальные значение такие же как для
/proc/sys/fs/mqueue/msgsize_max. Если msgsize_default превышает
msgsize_max, то значение mq_msgsize для новой очереди по умолчанию
ограничивается msgsize_max.До Linux 2.6.28 значение mq_msgsize по умолчанию
равнялось 8192; с Linux 2.6.28 по Linux 3.4 значение по умолчанию равнялось
ограничению msgsize_max.

/proc/sys/fs/mqueue/msgsize_max
Данный файл можно использовать для просмотра и изменения максимального
размера сообщения. Это значение служит верхним пределом для аргумента
attr->mq_msgsize, указываемого в mq_open(3). Значение msgsize_max по

Предел msgsize_max игнорируется для привилегированных процессов
(CAP_SYS_RESOURCE), но, начиная с Linux 3.5, накладывается ограничение
HARD_MSGSIZEMAX.

/proc/sys/fs/mqueue/queues_max
Данный файл можно использовать для просмотра и изменения системного
ограничения на количество сообщений в очереди. Значение queues_max по
умолчанию равно 256. У queues_max нет верхнего предела; привилегированные
процессы (CAP_SYS_RESOURCE) могут превышать ограничение (но смотрите
ДЕФЕКТЫ).

Ограничение ресурса
Ограничение ресурса RLIMIT_MSGQUEUE, накладываемое на количество пространства,
которое могут занять все очереди сообщений, принадлежащие процессу с реальным
пользовательским ID, описано в getrlimit(2).

Монтирование файловой системы очереди сообщений
В Linux очереди сообщений создаются в виртуальной файловой системе (другие
реализации могут делать также, но, вероятно, по-другому). Данная файловая система
может быть смонтирована (суперпользователем) с помощью команд:

# mkdir /dev/mqueue
# mount -t mqueue none /dev/mqueue

Закрепляющий бит устанавливается на каталог назначения автоматически.

После примонтирования файловой системы очередь сообщений в системе можно
просматривать и изменять с помощью команд как с обычными файлами (например, ls(1)
и rm(1)).

Содержимое каждого файла в каталоге состоит из одной строки, в которой
представлена информация об очереди:

$ cat /dev/mqueue/mymq
QSIZE:129 NOTIFY:2 SIGNO:0 NOTIFY_PID:8260

Эти поля означают следующее:

QSIZE Количество байтов данных во всех сообщениях очереди (но смотрите ДЕФЕКТЫ).

NOTIFY_PID
Если это значение не равно нулю, то процесс с данным PID использовал
mq_notify(3) для регистрации асинхронных уведомлений о сообщениях, а
оставшиеся поля описывают как производится уведомление.

NOTIFY Способ уведомления: 0 — SIGEV_SIGNAL; 1 — SIGEV_NONE; 2 — SIGEV_THREAD.

SIGNO Номер сигнала, который будет использован для SIGEV_SIGNAL.

Реализация дескрипторов очереди сообщений в Linux
В Linux дескриптор очереди сообщений представляет собой файловый дескриптор (в
POSIX не требуется этого от реализации). Это означает, что за дескриптором очереди
сообщений можно следить с помощью select(2), poll(2) или epoll(7). Это является
непереносимым свойством.

Флаг close-on-exec (смотрите open(2)) устанавливается автоматически на файловом
сообщений POSIX имеют более проработанный интерфейс чем очереди сообщений System
V; с другой стороны, очереди сообщений POSIX не так широко распространены
(особенно в старых системах) чем очереди сообщений System V.

В Linux (версия 2.6.26) пока нет поддержки использования списков контроля доступа
(ACL) для очередей сообщений POSIX.

ДЕФЕКТЫ

В Linux версиях с 3.5 по 3.14 ядро устанавливает верхний предел в 1024
(HARD_QUEUESMAX) на значение ограничения queues_max и это влияет даже на
привилегированные процессы. Это предельное значение было удалено в Linux 3.14, а
также есть заплаты к стабильным ядрам версий с 3.5.x по 3.13.x для удаления этого
предела.

Первоначально реализованное (и описанное) поле QSIZE показывало общее количество
(пользовательских) байт всех сообщений в очереди. Некоторые изменения в Linux 3.5
непреднамеренно изменили это поведение, и поле стало также включать байты издержек
ядра, которые требуются для хранения сообщений в очереди. Это было исправлено в
Linux 4.2 (и более ранних стабильных ядрах), и теперь снова считаются байты только
пользовательских сообщений в очереди.

ПРИМЕР

Пример использования функций работы с очередью сообщений смотрите в mq_notify(3).

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

getrlimit(2), mq_getsetattr(2), poll(2), select(2), mq_close(3), mq_getattr(3),
mq_notify(3), mq_open(3), mq_receive(3), mq_send(3), mq_unlink(3), epoll(7),
namespaces(7)