使用 pipe 在程序正文中捕獲和處理信號

個人上一篇文章研究了一下如何在程序的正文（而不是信號處理函數）中捕獲和處理信號。當時用的方案是 sigprocmask()。但那個方法理論上是可能漏掉一些信號的。

真正安全的作法，是使用進程 / 線程間通訊手段，在信號處理函數中向外發送信號，而後在程序正文中監聽（epoll, select 等等）這些數據。

這其中是須要使用全局變量的，我目前尚未不使用全局變量的方案。

本文地址：http://www.javashuo.com/article/p-elsiypvy-en.html

Reference & Related

《UNIX 環境高級編程》
libevent 源碼深度剖析
使用 sigprocmask 和 sigpending 在程序正文中捕獲和處理信號

基本原理

在設置捕獲信號以前（signal()），首先建立一個通訊通道。在中斷處理函數中，將捕獲到的信號數往這個通道內寫入。而在程序正文中，則對這個通道進行讀取，這樣就能夠實如今程序正文中捕獲信號了。

這實際上是參考了 「libevent 源碼深度剖析」 裏面所說的 libevent 實現 evsignal的方案。你們都知道，在信號處理函數中，咱們通常不要調用 printf 等 stdio 庫裏的函數。緣由請參照《UNIX 環境高級編程》中 「信號」 章的 「可重入函數」 小節。

而實現這個功能中最重要的 read / write 函數，是能夠在信號處理函數中調用的！這就是本方案的原理基礎。

優勢

1. 因爲通訊通道基本上是 FIFO 的，因此若是信號屢次產生，程序正文也能夠收到排隊發來的數據，避免了錯過多個的信號。
2. 信號處理函數很是很是短，只須要調用一個 write() 而且寫入極少的數據便可。
3. 大量的數據處理放在程序正文中，獲取信號的方法很簡單，只是 read()。而且每次獲取數據的長度是固定的：signum 的類型是 int，獲取 sizeof(int) 字節的數據便可。
4. pipe 能夠直接使用 read / write API 操做，能夠方便地對接異步 I/O 庫。

選擇 pipe 的緣由

「libevent 源碼深度剖析」 中提到 libevent 使用的是 UNIX域socket（AF_UNIX）。這裏我不使用這個方案，而用了 pipe，緣由以下：

1. pipe 初始化和建立簡單
2. pipe 的建立是非命名的，生存週期僅在進程內部，也不會出現多個進程使用相同架構，發生命名衝突的問題
3. AF_UNIX 是命名的，並且協議棧較爲複雜，系統開銷稍有些大

通常而言 pipe 是用在父子進程間通訊用的，甚至在《UNIX 環境高級編程》中還原文提到 「單個進程中的管道幾乎沒有任何用處」 。我就哈哈大笑啦——在本文的應用場景下，實際上就是 pipe 爲數很少的在單個進程以內的使用。

代碼實現

我正在本身設計一個基於 epoll 的異步 I/O 庫（GitHub 連接），目前已經實現了相似於 libevent 的普通 event 和 evsignal。若是對這個實現感興趣的話，能夠直接到個人工程裏看代碼。本文內容主要是 epEventSignal.c 文件裏的實現。

主要的實際上也就是 epEventSignal_AddToBase() 函數啦。在這個函數的操做流程以下：

1. 調用 pipe() 建立管道
2. 設置 nonblock、closeonexec 選項
3. 將 pipe[0] 賦值到全局變量中
4. 使用 sigaction() 函數捕獲信號。信號處理函數中，將信號值寫入 pipe[0]
5. 將 pipe[1] 註冊入 epoll 中，捕獲讀事件

我在本身的簡單測試程序 test_server.c 中捕獲了兩個信號，分別是 SIGQUIT（忽略，僅輸出）和 SIGINT（觸發 event loop 安全退出）。讀者能夠 checkout 出來試試看。

有什麼問題，歡迎告訴我~~~~