Linux 信號再探：統一事件源，信號的處理機制，異步—同步

信號是一種異步事件，信號處理函數和程序的主循環是兩條不同的執行路線。很顯然，信號處理函數需要儘可能快地執行完畢，以確保該信號不會被屏蔽（爲了避免一些競態條件，信號在處理期間，系統不會再次觸發它）太久。

一種典型地解決方案是：把信號地主要處理邏輯放到程序的主循環中，當信號處理函數被觸發時，它只是簡單地通知主循環程序接收到信號，並把信號傳遞給主循環，主循環再根據接收到的信號值執行目標信號對應的邏輯代碼。信號處理函數通常使用管道來將信號“傳遞”給主循環：

信號處理函數往管道的讀端寫入信號值，主循環則從管道的讀端讀出該信號值。那麼主循環怎麼知道管道上何時有數據可讀呢？我們只需要使用I/O複用系統調用來監聽管道的讀端文件描述符上的可讀事件。如此一來，信號事件就能和其他I/O事件一樣被處理，即統一源事件。

很多優秀的I/O框架庫和後臺服務器程序都統一處理信號和I/O事件，比如Libevent I/O 框架庫和xinetd超級服務。

#include <func.h>   //自定義頭文件
#define MAX_EVENT_NUMBER 1024
static int pipefd[2];
//將文件描述符fd設置成非阻塞的
int setnonblocking(int fd)    
{
    int old_option = fcntl(fd,F_GETFL);  
    int new_option = old_option|O_NONBLOCK;
    fcntl(fd,F_SETFL,new_option);
    return old_option;
}
//將文件描述符fd上的EPOLLIN和EPOLLET註冊到epollfd指示的epoll內核事件
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);
}
//信號處理函數
void sig_handler(int sig)
{
    /* 保留原來的errno,在函數最後恢復，以保證函數的可重入性*/
    int save_errno = errno;
    int msg = sig;
    send(pipefd[1],(char*)&msg,1,0);   //將信號值寫入管道，以通知主循環
    errno = save_errno;
}
//設置信號的處理函數
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);   //sa裏面包含信號處理函數地址，處理方式等信息
}

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

    int ret = 0;
    struct sockaddr_in address;
    bzero(&address,sizeof(address));
    address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET,ip,&address.sin_addr);
    address.sin_port = htons(port);

    int listenfd = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    assert(listenfd >= 0);

    ret = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
    if(ret==-1)
    {
        printf("errno is %d\n", errno);
        return -1;
    }

    ret = listen(listenfd,5);
    assert(ret != -1);

    struct epoll_event events[MAX_EVENT_NUMBER];
    int epollfd = epoll_create(5);
    assert(epollfd != -1);
    addfd(epollfd,listenfd);

    /*使用socketpair創建管道，註冊pipefd[0]上的可讀事件*/
    ret = socketpair(PF_UNIX,SOCK_STREAM,0,pipefd);
    assert(ret != -1);
    setnonblocking(pipefd[1]);
    addfd(epollfd,pipefd[0]);

    /*設置一些信號的處理函數*/
    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 failure\n");
            break;
        }
        for (int i = 0; i < number; i++)
        {
            int sockfd = events[i].data.fd;
            /*如果說就緒的文件描述符是listenfd,則處理新的連接*/
            if(sockfd == listenfd)
            {
                struct sockaddr_in client_address;
                socklen_t client_addrlength = sizeof(client_address);
                int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client_address,&client_addrlength);
                addfd(epollfd,connfd);
            }
            /* 如果就緒的文件描述符是pipefd[0],則處理信號*/
            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)    //recv出錯
                {
                    continue;
                }
                else if(ret == 0)    //對端斷開，描述符可讀，recv返回0
                {
                    continue;
                }
                else
                {
                    /*因爲每個信號值佔1個字節，所以按字節來逐個接收信號，我們以SIGTERM爲例，來說明如何安全地終止服務器主循環*/
                    for (int i = 0; i < ret; ++i)
                    {
                        switch(signals[i])
                        {
                             case SIGCHLD:
                             case SIGHUP:
                             {
                                 continue;
                             }
                             case SIGTERM:
                             case SIGINT:
                             {
                                 stop_server = true;
                             }
                        }
                    }
                }
            }
            else
            {
                 //其他自定義情況
            }
        }
    }
    printf("close fds\n");
    close(listenfd);
    close(pipefd[1]);
    close(pipefd[0]);
    return 0;
}

摘自：Linux高性能服務器編程