Linux信号与统一事件源

信号是一种异步事件，信号处理函数和程序的主循环是两条不同的执行路线。信号处理函数需要尽可能快地执行完毕，以确保信号不被屏蔽太久（为了避免一些竞态条件，信号在处理期间，系统不会再次触发它）。

一种典型的解决方案是：把信号的主要处理逻辑放到主循环中，而不是在信号处理函数中进行主要的逻辑处理。信号处理函数被触发时，只是简单地通知主循环程序接收到信号，并把信号值传递给主循环，主循环程序根据接收到的信号值执行目标信号对应的逻辑代码。

信号处理函数怎么把接收到的信号通知传递给主循环程序呢？可以利用管道：信号处理函数往管道写端写入信号值，主循环程序从管道的读端读出该信号。

解决了通知信号发生的动作，那么主循环程序又怎么知道管道上何时有数据可读呢？这需要监听，只需要用I/O复用系统调用赖监听管道的读端文件描述符上的可读事件。

以上的处理方法，就是：统一事件源：信号事件就能和其他I/O事件一样被处理了。

很多优秀的I/O框架库和后台服务器程序都统一处理信号和I/O事件，比如 libevent I/O框架库。

以下提供一个统一事件源的简单实现

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>

#define MAX_EVENT_NUMBER 1024

static int pipefd[2];

int setnonblocking(int fd)
{
    int old_option = fcntl(fd, F_GETFL);
    int net_option = old_option | O_NONBLOCK;
    fcntl(fd, F_SETFL, new_option);
    return old_option;
}

void addfd(int epollfd, int fd)
{
    struct epoll_event event;
    event.data.fd = fd;
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
    setnonblocking(fd);
}

/*信号处理函数，通过管道通知主程序*/
void sig_handler(int sig)
{
    int save_errno = errno;
    int msg = sig;
    send(pipefd[1],(char*)&msg, 1, 0);
    errno = save_errno;
}

void addsig(int sig)
{
    struct sigaction sa;
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_handler = sig_handler;
    sa.sa_flags |= SA_RESTART;
    sigfillset(&sa.sa_mask);
    assert(sigaction(sig, &sa, NULL)!=-1);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    if (argc <= 2) {
        printf("usage:%s <ip> <port>\n",basename(argv[0]));
        return 1;
    }

    const char* ip = argv[1];
    int port = atoi(argv[2]);

    int ret = 0;
    struct sockaddr_in svr_addr;
    memset(&svr_addr, 0, sizeof(svr_addr));
    svr_addr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, ip, &svr_addr.sin_addr);
    svr_addr.sin_port = htons(port);
    
    int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bind(listenfd, (struct sockaddr*)&svr_addr, sizeof(svr_addr));

    listen(listenfd, 5);

    epoll_event events[MAX_EVENT_NUMBER];
    int epollfd = epoll_create(5);
    addfd(epollfd, listenfd);

    /*使用socketpair创建管道，也就是UNIX域套接字*/
    socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, pipefd);
    setnonblocking(pipefd[1]);
    addfd(epollfd,pipefd[0]);

    addsig(SIGHUP);
    addsig(SIGCHLD);
    addsig(SIGTERM);
    addsig(SIGINT);

    bool stop_server = false;
    while (!stop_server) {
        int number = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENT_NUMBER, -1);
        if ((number < 0) && (errno != EINTR)) {
            printf("epoll fails!\n");
            break;
        }
        int i = 0;
        for (;i < number;i++) {
            int sockfd = events[i].data.fd;
            if (sockfd == listenfd) {
                struct sockaddr_in cli_addr;
                socklen_t cli_addr_len = sizeof(cli_addr);
                int clifd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)cli_addr, &cli_addr_len);
                addfd(epollfd, clifd);
            }
            else if ( (sockfd == pipefd[0]) && (events[i].events & EPOLLIN) ) {
                int sig;
                char signals[1024];
                ret = recv(pipefd[0], signals, sizeof(signals), 0);
                if (ret == -1) {
                    continue;
                }
                else if(ret == 0) {
                    continue;
                }
                else {
                    /*每个信号值占1字节，所以按字节逐个接收信号，以SIGTERM为例，来说明如何安全地终止服务器主循环*/
                    int i = 0;
                    for (; i < ret; ++i) {
                        switch(signals[i]) 
                        {
                            case SIGCHLD:
                            case SIGHUP:
                            {
                                continue;
                            }
                            case SIGTERM:
                            case SIGINT:
                            {
                                stop_server = true;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            else {
                //这部分处理其他socket获取的数据
            }
        }
    }
    printf("close fds\n");
    close(listenfd);
    close(pipefd[0]);
    close(pipefd[1]);
    return 0;
}

以上内容，来自《Linux高性能服务器编程》，这是一本很不错的书，推荐大家阅读