Linux(服务器编程):25---epoll复用技术实现统一处理信号事件源

2023-09-06 阅读 10 评论 0

摘要：一、统一信号处理事件源概述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。显然，信号处理函数需要尽可能快地执行完毕，以确保该信号不被屏蔽（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、统一信号处理事件源概述

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。显然，信号处理函数需要尽可能快地执行完毕，以确保该信号不被屏蔽（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）太久
一种典型的解决办法是：
- 把信号的主要处理逻辑放到程序的主循环中
- 当信号处理函数被触发时，它只是简单地通过主循环程序接收到信号，并把信号值传递给主循环
- 主循环再根据接收到的信号值执行目标信号对应的逻辑代码
信号处理函数通常使用管道来将信号“传递”给主循环：
- 信号处理函数往管道的写端写入信号值，主循环则从管道的读端读出该信号值
- 主循环使用I/O复用系统调用来监听管道的读端文件描述符上的可读时间
如此一来，信号事件就能和其他I/O事件一样被处理，即统一事件源
很多优秀的I/O框架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框架库和xinetd超级服务

二、编码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <libgen.h>
#include <signal.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>#define LISTEM_NUM 5
#define MAX_EVENT_NUM 1024int setnonblocking(int fd);void add_epoll_fd(int epoll_fd,int fd);void sig_handler(int sigalno);void add_sig(int sigalno);static int pipe_fd[2];int main(int argc,char* argv[])
{if(argc!=3){printf("usage:./%s [server ip] [server port]\n",basename(argv[1]));exit(EXIT_FAILURE);}int ser_fd,server_port;const char* server_ip;//创建套接字if((ser_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){perror("socket");exit(EXIT_FAILURE);}//初始化服务端地址struct sockaddr_in server_address;server_ip=argv[1];server_port=atoi(argv[2]);bzero(&server_address,sizeof(server_address));server_address.sin_family=AF_INET;server_address.sin_port=htons(server_port);if(inet_pton(AF_INET,server_ip,&server_address.sin_addr.s_addr)==-1){perror("inet_pton");exit(EXIT_FAILURE);}//绑定服务端地址if(bind(ser_fd,(struct sockaddr*)&server_address,sizeof(server_address))==-1){perror("bind");exit(EXIT_FAILURE);}//开启监听if(listen(ser_fd,LISTEM_NUM)==-1){perror("bind");exit(EXIT_FAILURE);}int epoll_fd;//创建epoll事件表句柄if((epoll_fd=epoll_create(5))==-1){perror("epoll_create");exit(EXIT_FAILURE);}//将服务端套接字加入到事件表中add_epoll_fd(epoll_fd,ser_fd);//创建管道if(socketpair(PF_UNIX,SOCK_STREAM,0,pipe_fd)==-1){perror("socketpair");exit(EXIT_FAILURE);}/*sockpair函数创建的管道是全双工的，不区分读写端此处我们假设pipe_fd[1]为写端，非阻塞pipe_fd[0]为读端*/setnonblocking(pipe_fd[1]);add_epoll_fd(epoll_fd,pipe_fd[0]);//为一些信号绑定信号处理函数add_sig(SIGHUP); //终端接口检测到一个连接断开，发送此信号add_sig(SIGCHLD);//子进程终止或停止时，子进程发送此信号add_sig(SIGTERM);//接收到kill命令add_sig(SIGINT); //用户按下中断键(Delete或Ctrl+C)int server_running=1;int epoll_wait_ret_value;struct epoll_event events[MAX_EVENT_NUM];while(server_running){bzero(events,sizeof(events));epoll_wait_ret_value=epoll_wait(epoll_fd,events,MAX_EVENT_NUM,-1);//epoll_wait函数出错if((epoll_wait_ret_value==-1)&&(errno!=EINTR)){close(ser_fd);perror("epoll_wait");exit(EXIT_FAILURE);}//遍历就绪的事件for(int i=0;i<epoll_wait_ret_value;++i){int sock_fd=events[i].data.fd;//获取文件描述符//如果是服务端套接字,接收客户端的连接if(sock_fd==ser_fd){int client_fd;char client_address_ip[24];struct sockaddr_in client_address;socklen_t address_len=sizeof(client_address);bzero(&client_address,sizeof(client_address));if((client_fd=accept(ser_fd,(struct sockaddr*)&client_address,&address_len))==-1){perror("accept");continue;}//将新的客户端套接字放入到事件集中add_epoll_fd(epoll_fd,client_fd);//打印客户端地址信息inet_ntop(AF_INET,&client_address.sin_addr.s_addr,client_address_ip,sizeof(client_address_ip));printf("get a new client,ip:%s,port:%d\n",client_address_ip,ntohs(client_address.sin_port));}//如果是管道的一端有数据可读，那么处理信号else if((sock_fd==pipe_fd[0])&&(events[i].events&EPOLLIN)){char signals[1024];int sig;int recv_ret_value;recv_ret_value=recv(pipe_fd[0],signals,sizeof(signals),0);if(recv_ret_value<=0)continue;else{//每个信号值占1字节，所以按字节来逐个接收信号for(int i=0;i<recv_ret_value;++i){printf("server:I caugh the signal %d\n", signals[i]);switch (signals[i]){case SIGCHLD:case SIGHUP:continue;//接收到下面这两个信号，终止程序case SIGTERM: //killcase SIGINT:  //ctrl +cserver_running=0;}}}}//如果是客户端else{}}}printf("service is down\n");close(ser_fd);close(pipe_fd[1]);close(pipe_fd[0]);exit(EXIT_SUCCESS);
}int setnonblocking(int fd)
{int old_options,new_options;//获取原先的描述符标志if((old_options=fcntl(fd,F_GETFL))==-1){perror("fcntl");exit(EXIT_FAILURE);}//设置非阻塞new_options=old_options|O_NONBLOCK;if(fcntl(fd,F_SETFL,new_options)==-1){perror("fcntl");exit(EXIT_FAILURE);}return old_options;
}void add_epoll_fd(int epoll_fd,int fd)
{struct epoll_event new_event;bzero(&new_event,sizeof(new_event));new_event.events=EPOLLIN|EPOLLET;new_event.data.fd=fd;//将新事件加入到事件表中if(epoll_ctl(epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&new_event)==-1){perror("epoll_ctl");exit(EXIT_FAILURE);}//设置为非阻塞setnonblocking(fd);
}void add_sig(int sigalno)
{struct sigaction act;bzero(&act,sizeof(act));act.sa_handler=sig_handler;//设置信号处理函数sigfillset(&act.sa_mask); //初始化信号屏蔽集act.sa_flags|=SA_RESTART; //由此信号中断的系统调用自动重启动//初始化信号处理函数if(sigaction(sigalno,&act,NULL)==-1){printf("capture signal,but to deal with failure\n");return;}
}void sig_handler(int sigalno)
{printf("capture signal,signal num is %d",sigalno);//保留原来的errno，在函数最后回复，以保证函数的可重入性int save_errno=errno;int msg=sigalno;//将信号值写入管代，通知主循环if(send(pipe_fd[1],(char*)&msg,1,0)<=0){printf("The message sent to the server failed\n");}printf(",signal is send to server\n");errno=save_errno;
}