异步IO框架实现之实时信号（Real-Time Signal）

烽驿2009开源实时通信平台 源码获取：svn checkout http://fy2009.googlecode.com/svn/trunk/ fy2009-read-only

 

Linux下可伸缩(Scalable)的异步IO机制是什么？熟悉Linux下网络编程的人可能会不加思索地回答：当然

是EPOLL。没错，EPOLL是个优秀的异步IO机制（笔者将会在专门的博文中讨论它），但那是Linux kernel

2.5.44之后的事（正式被大量使用更是在2.6之后），在此之前呢？Poll,Select之流当然都不行（讨论它

们不是本篇的目的，恕不再展开），那时的Linux世界其实有个同样非常优秀的异步IO设施：实时信号

（Real-Time Singal），其性能与EPOLL基本相当，只是编程模型不如EPOLL简单－－EPOLL既简单又高效，因此，在2.6之后成为主流也就不奇怪了。为了支持2.6之前的Linux版本，本项目的异步

IO框架（http://blog.csdn.net/DreamFreeLancer/archive/2009/07/26/4381316.aspx）仍然对实时信号提供了支持。本篇简要介绍实时信号的原理和在本异步IO框架实现中的注意事项。
如你所知，在Linux下，你可以通过Shell命令（如Kill）和程序方式（如signal函数）向一个进程发信号

，Linux进程收到该信号将以一种类似于中断的方式响应。通常的Linux信号不带参数，不能重复投递，就是说

如果有一个信号正在被处理，后续相同的信号将被丢失。但Linux还有一类被称为实时信号（Real-time

Signal）的信号（信号取值在SIGRTMIN和SIGRTMAX之间）却具有不同的行为模式，即它们可以带参数，也

可以重复投递，就是说连续发多个相同的实时信号，即使前面的信号尚未处理完成，后面的信号也不会丢失（

前提条件是系统的信号队列没有满，否则，仍然会丢失，这在很大程度上导致实时信号编程比EPOLL复杂）

。
在将实时信号用作异步IO设施时，需在程序实始化时将你打算用作IO状态报告的实时信号值（例如：

SIGRTMIN+16，较小或较大的实时信号有可能已经被系统用掉，且可能因Linux版本而异，这也是实时信号

机制让人烦恼的地方）block掉（使其进入信号队列，等待进程自己去拿，而还是象通常那样Call信号函数

）：
sigset_t sigset;
sigaddset(&sigset, MY_RT_SIGNAL);
另外还得block掉SIGIO，当系统信号队列满时，进程会收到该信号
sigaddset(&sigset, SIGIO);

－－上述操作估Linux2.6之前有效，但2.6上SIGIO无法被Block，需通过信号函数去捕捉。
另外必需ignore SIGPIPE,否则，Socket连接断裂时，进程会收到该信号，并导致进程Crash。
2.6.6以前的版本，整台机器共享同一信号队列（注意不是每个进程一个信号队列）－－这是怪异的开始，

且整个队列的缺省长度只有1024－－不幸的继续，对于大型通信Server，这通常都是不够大的，应用程序

初始化时一般需通过以下调用将其扩大，例如：
system ("echo 49152 > /proc/sys/kernel/rtsig-max");
但2.6.6以后的版本已经弃用上述伪文件接口，改用ulimit参数设置信号队列长度：
struct rlimit rlim;
rlim.rlim_cur=49152;
int setrlimit(RLIMIT_SIGPENDING, &rlim);
更重要的是信号队列改成了每个进程一个，这很重要。
－－如果采用EPOLL，上面这些都不用做，由此可见，EPOLL的流行不是偶然。
然后在bool aio_provider_t::register_fd(aio_sap_it *dest_sap, int32 fd, sp_aioeh_t& eh)函数实现中，为指定Socket注册异步IO服务时，需进行如下操作：
::fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK|O_ASYNC); //将Socket设成异步非阻塞方式
::fcntl(fd, F_SETSIG, MY_RT_SIGNAL); //告诉操作系统在fd上有IO事件时，发指定的实时信号到信号队

列
::fcntl(fd, F_SETOWN, thread_id); //将上述实时信号发往指定的线程。
在int8 aio_provider_t::heart_beat()实现中通过如下调用从系统信号队列中检索实时信号：
siginfo_t sig_info;
struct timespec sigtimedwait_timeout;
int rts_num = ::sigtimedwait(&sigset, &sig_info, &sigtimedwait_timeout);
上述调用从系统队列中等待实时信号，如果有信号，立即返回;否则，Block等待线程至超时。
值得注意的是，上述调用可能返回SIGIO（Linux2.6之前的版本，其后，SIGIO无法被放进队列），这时意味着系统信号队列已溢出，这时应用程序必需启动“IO状态报告的恢复机制”，首先是清空已满的信号队列：
signal(MY_RT_SIGNAL, SIG_IGN);
signal(MY_RT_SIGNAL, SIG_DFL);
然后，应用程序通常通过调用大连接数时效率较低的poll函数主动检查每个Socket的IO状态，从而使实时信

号机制随后恢复工作。该事件应被跟踪，如果经常发生，意味着当前信号队列偏小，或Server负载过重，

会导致系统性能下降。