2008년 11월 24일 월요일

POSIX messagequeue

POSIX IPC에서 마지막-IPC는 이것 외에도 많다-으로 소개할 녀석은 메시지큐이다. 간략히 뭐하는 녀석인지 설명하자면, '우선순위가 있는 줄서기'랄까? 일단 Queue라는 말에서 이 녀석은 기본으로 먼저 던져넣은 메시지를 먼저 꺼내올 수 있다. 근데 가끔씩 긴급해 보내야할 메시지가 있을 수도 있을까...해서 메시지에 우선순위를 둘 수 있다. 그래서 때에 따라 우선순위가 높은 녀석이 나중에 큐에 들어갔는데도 먼저 나올 수 있다. 뭐 이런 녀석이다.

이 역시 SysV에서 뛰쳐나온 녀석이라서 SysV용 API가 있다. msgget으로 메시지큐 핸들을 얻어내어, msgsnd/msgrcv 등으로 적당히 메시지를 던지고 받을 수 있다. 이때 우선순위는 정수형으로 줄 수 있다. 다 사용한 메시지큐는 msgctl로 정리하여 OS에 반환할 수 있다. SysV 메시지큐 설명 끝.

역시나 내가 보고자 했던 것은 POSIX API. SysV 메시지큐 개념을 그대로 POSIX API에도 마련하였다. 메시지큐를 먼저 커널에 등록해야할 것이다. 이것은 이미 누누히 봤듯이 *_open 함수가 해줄 것 같다. 이 역시 mq_open함수가 그 일을 해준다.

mqd_t mq_open(const char* name, int oflag, mode_t mode, struct mq_attr* attr);

뭐...뭔가 길다!? 반환값이 int가 아니라 mqd_t이긴 하지만, mqd_t 또한 int이다. 에러가 발생하면 (mqd_t)-1을 반환한다. name, oflag, mode는 open함수 인자와 동일하다. name은 기존 shm_open, sem_open처럼 '/'로 시작하는 메시지큐 이름을 적는다. oflag에는 O_*로 시작하는 플래그를 OR연산으로 넣는다. oflag에 O_CREAT가 없으면 mode, attr 인자는 무시한다. mode는 파일을 생성할 때 접근제어이다. attr을 알아보기 위해 struct mq_attr을 살펴보자.

struct mq_attr
{
    long mq_flags;
    long mq_maxmsg;
    long mq_msgsize;
    long mq_curmsgs;
};
뭔가 인자가 많은데, 생성할 때는 단 두 가지만 설정한다. mq_maxmsg와 mq_msgsize이다. 차후에 메시지큐 상태정보를 얻기 위해 mq_getattr을 쓸 때를 대비하여 일단 각 항목을 설명하겠다. mq_flags는 메시지큐에 걸린 플래그값이다. 현재 CentOS 5.x 맨페이지에는 단순히 0 또는 O_NONBLOCK만 있다고 한다. mq_maxmsg는 메시지큐에 담을 수 있는 메시지개수이다. 이 값은 시스템 설정에 따라 제한하고 있으며, CentOS 5.x에서 최대값은 10이다. mq_msgsize는 메시지 하나가 가지는 최대크기이다. 역시나 시스템 설정에 따라 제한하고 있으며, CentOS 5.x에서 최대값은 8192바이트 이다. mq_curmsgs는 현재 메시지큐에 저장한 메시지 개수를 담고 있다. 대충 뭐 이렇다.

논외로 Linux 2.6.6 커널 이상은 proc 파일시스템으로 최대값을 얻어올 수 있다. 이식성이 좋은 것은 아니지만 sysctl, sysconf 등으로 최대값을 얻어올 수 있다.

자자~ 그럼 메시지큐에 메시지를 던져보자. 기존 read/write 함수를 쓸 수 없다는게 살짝 아쉽긴 하지만, mq_send/mq_timedsend를 이용하여 메시지를 던질 수 있다.
int mq_send(mqd_t mqdes, const char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned msg_prio);
mqdes는 mq_open을 통해 얻은 반환값이고, msg_ptr는 보낼 메시지, msg_len은 보낼 메시지 길이이다. msg_prio는 보낼 메시지 우선순위이다. 우선순위는 0부터 시작하며, 숫자가 클 수록 우선순위가 높다. 우선순위 최대값은 MQ_PRIO_MAX로 정해져 있으며, 보통 INT_MAX인 32,768이다. 반환값은 보낸 메시지 크기이며, 실패할 경우 -1이다. mq_timedsend라는 함수도 있지만, 대충 메뉴얼을 참조하도록 하고, 받는 부분으로 넘어가자. 룰루랄라~*

메시지를 받을 때는 mq_receive/mq_timedreceive를 쓴다.
int mq_receive(mqd_t mqdes, char *msg_ptr, size_t msg_len, unsigned *msg_prio);
마지막 msg_prio는 입력값이 아니라 출력값이다. 메시지큐에 가장 우선순위가 높은 녀석을 꺼내오고, 그 메시지가 갖는 우선순위를 msg_prio에 넣어준다. 물론 msg_prio가 NULL이면 무시한다. 역시 mq_timedreceive가 있으나 가볍게 무시해주자.

사용이 끝난 메시지큐는 mq_close로 사용을 끝낼 수 있으나, mq_unlink를 통해 삭제하지 않는 이상 커널메모리를 반환하지 않으므로 주의하자.

그외로 현재 메시지큐 상태를 알고 싶을 때는 mq_getattr, 설정하고 싶을 때는 mq_setattr 함수를 사용할 수 있다.

mqd_t는 OS마다 달리 구현하기 때문에 select/poll/epoll/kqueue 등에서 이벤트 감시를 장담할 수 없다. 실제로 CentOS 5.x에서 epoll에 등록을 할 수 없었다. (반면 FreeBSD는 메시지큐를 파일로 꽁수를 피워 구현하여 이벤트를 감시할 수 있긴 하지만, 역시나 권장하지 않는 바이다.) 만약 골치 아픈 시그널을 이용해서라도 이벤트를 감시하고 싶다면, mq_notify 함수를 이용하면 읽는 이벤트를 원하는 시그널로 받을 수 있다.

역시나 논외로 맨페이지에 따르면, Linux 2.6.6 이상부터 메시지큐를 파일 시스템으로 마운트해서 상황 등을 감시할 수 있다. 루트 권한으로 아래와 같은 명령을 넣으면 쓸 수 있다.
$ mkdir /dev/mqueue
$ mount -t mqueue none /dev/mqueue
매번 하기 귀찮으면 /etc/fstab에 아래 줄을 넣으면 부팅 때마다 넣어준다.
none /dev/mqueue mqueue defaults 0 0


이것으로 SysV에서 발생하여 POSIX에서 새로 만들어진 IPC API를 정리 끝.

관련글