Qmail邮件队列工作原理

1.概述
以下是qmail的数据流简图

qmail-smtpd --- >>qmail-queue --->> qmail-send <<--- qmail-rspawn <<--- qmail-remote
/ |
qmail-inject _/ qmail-clean \_ qmail-lspawn <<--- qmail-local

qmail中，每一条消息都发送到中央队列等待发送，由qmail-queue进程控制。它在以下情况被调用：
1、当产生本地消息时，qmail-inject进程调用qmail-queue。
2、qmail-smtpd准备SMTP协议下的投递邮件任务时调用它。
3、向前（forwarded）发送邮件时，qmail－local调用它。
4、退回邮件时，qmail－send调用它。

每封邮件接着由qmail-lspawn 和qmail-rspawn协助qmail－sned进程完成投递，最后由qmail－clean清除邮件队列。这四个进程是系统由始至终都在运行的，十分重要。

qmail的队列被设计成很强的鲁棒性，并假定基础的文件系统也是强健的。所有的cleanups清除队列操作都由qmail－send独立控制，无须人为干预。详细请看第六部分。

2. 队列结构

队列里的每条消息都由唯一的号码标识，假定某条消息是的标识码是457。队列被组织成几个目录，每个目录都可能包含和这条消息相关的文件：

mess/457: 消息正文
todo/457: 信封: 消息的来源地址和目的地址。实际是指向intd/457的链接。
intd/457: 信封，由qmail－queue生成。
info/457: 信封上的发送者地址，预处理后生成。
local/457: 本地接受地址，预处理后生成。
remote/457: 远程接受地址，预处理后生成。
bounce/457: 传输错误信息。

以下是一条消息所有可能的状态。“＋”号表示该目录下文件存在，“－”表示该目录下文件不存在，“？”表示未知。
S1. -mess -intd -todo -info -local -remote -bounce
S2. +mess -intd -todo -info -local -remote -bounce
S3. +mess +intd -todo -info -local -remote -bounce
S4. +mess ?intd +todo ?info ?local ?remote -bounce (queued，表示已经进入队列)
S5. +mess -intd -todo +info ?local ?remote ?bounce (preprocessed，表示已通过预处理)

重点：如果消息457存在，那么它也对应一个inode结点号457。

3. 消息如何进入队列？

添加一条消息到队列里，qmail－queue首先创建一个单独的目录，命名为 pid/。然后在这个目录下为这条消息创建一个独立文件。文件系统为这个文件分配唯一的标识，暂时记做457。qmail－queue监视这个文件标识，并保证这条消息进入状态S1。
qmail－queue接着把pid/ 更名为mess/457,进入状态S2。然后写一些相关的信息到mess/457目录下，创建目录intd/457，进入状态S3，并在intd/457下写入相关的信封信息。
最后，qmail－queue创建一个指向 intd/457 的链接 ：todo/457 ,进入状态S4。到此为止，这条消息已经被处理到队列中，等待qmail-send的处理。
qmail-queue在处理任何文件之前，会启动一个24小时的超时记时器。一旦等待处理超过24小时，qmail-queue将中止当前进程。

4. 队列中的消息如何预处理

一旦消息进入等待队列，qmail-send必须判断哪些是要投递给本地接收者，哪些是要投递给远程接收者。它也有可能重写某些接受者地址。
当qmail-send检测到 todo/457 目录，得知消息457处于状态S4。于是，它先删除已经存在的（假如）info/457, local/457 和 remote/457目录。然后读取整个todo/457目录，生成 info/457 、 local/457 或者 remote/457 目录。完成这些操作后，删除 intd/457目录。这时，该条消息仍然处于S4状态。最后，qmail-send删除 todo/457 目录，进入S5状态。到此为止，这条消息已成功的完成预处理。

5. 预处理后，消息如何被投递。

处在S5状态的消息将被做如下处理。每个 local/457 和 remote/457 目录下的邮件地址将被标记NOT DONE 或 DONE：

DONE: 表示该消息已经被成功投递，或者是投递时遇到了永久性错误。这时，qmail-send将会停止对该消息所示的地址继续进行投递任务。
NOT DONE:如果已经有投递任务在尝试，该标记表示投递人物遇到暂时性错误。这种情况下，qmail-send会随后继续尝试投递。

qmail-send 会在空闲的时间尝试给标记了NOT DONE 的地址发送邮件。如果邮件被成功处理，qmail-send将在该地址标记DONE。如果遇到永久性错误，它首先发送一条错误通知到bounce/457目录（如果该目录不存在，就自动创建），然后将邮件地址标记为DONE。

注意：bounce/457被设计成不强健的。

qmail-send会在任意的时刻处理 bounce/457目录 ，可能如下：
1）从 bounce/457 和 mess/457目录创建一条新的bounce消息
2）删除bounce/457目录。

当local/457中所有的邮件地址都被标记DONE后，qmail-send将删除local/457。同样的，remote/457也做此处理。随后，qmail-send删除队列里的邮件：
第一步、如果 bounce/457存在，qmail－send按照上述的方法处理。
第二步、如果 bounce/457已删除，qmail－send删除 info/457目录，进入状态S2；然后删除 mess/457 ，进入状态S1。

6. Cleanups清除操作。

如果在qmail－queue处理邮件队列时，或者qmail－send正删除邮件时，系统因故障崩溃，当时处理的邮件就会处在S2或者S3状态。
如果qmail－send检查到有邮件处在S2或者S3状态（不是正在删除的邮件），而mess/457的创建时间已经过了36小时，它就相续删除 intd/457 （如果存在）和 mess/457。此时，正在处理该邮件的qmail－queue将被挂起。
同样的，如果qmail－send发现 pid/ 目录下的文件创建时间超过36小时，也将删除该目录。
如果在qmail－send投递邮件时发生系统崩溃故障，Cleanups则无须运行。最遭情况下，邮件可能会被投递两次。其实，在分布式邮件系统上，目前并没有一种有效的方法来降低邮件重复投递的可能。不妨试想一下，如果在接受方的邮件服务器响应之前，投递邮件的SMTP链接发生断路错误，该怎么办？显然，用户必须考虑到这种最坏情况，并再次发送邮件。同样的，如果在qmail－send进程为邮件做DONE标记之前，计算机崩溃了。那么，重启后的新进程必须再次发送该邮件。通常的方法是，利用日志文件。反正，删除重复邮件是接受方的事情，无须顾虑。

7. 更多

目前，info/457的存在有两种作用：
1、它记录了邮件信封中，发送人的信息。
2、守护进程通过它的修改时间来判断该邮件在队列中是否超时。
将来，随着系统改进， info/457 可能会存储更多的信息。任何改变都是向后兼容的，并将由版本号标识。
当qiaml－queue成功的将一条邮件加入到队列中时，它将启动一个由qmail－send设定的触发器。该触发器的工作机制是：命名管道锁触发－－ lock/trigger 。在扫描 todo/ 之前，qmail－send 打开 lock/trigger下的管道O_NDELAY 设定可读。qiaml－queue通过向O_NDELAY写一个字节来触发qmail－send。这使得 locks/trigger 可读并唤醒qmail－send进程。在再次扫描 todo/ 之前，qmail-send 先关闭lock/trigger再打开它。