在Linux网络编程中如何实现信号处理和定时器功能呢

在Linux网络编程中如何实现信号处理和定时器功能呢？关于epoll惊群问题，什么是惊群呢？比如我们在写代码过程中，使用两个线程的epoll监听socket，当socket上有事件发生时，两个epoll都会被唤醒，导致会操作同一个socket，这就是惊群，那如何解决呢？

（1）使用EPOLLEXCLUSIVE：EPOLLEXCLUSIVE是epoll的扩展选项，它允许一个线程独占一个epoll实例，从而避免了epoll的惊群问题；

（2）使用EPOLLONESHOT：对于注册了EPOLLONESHOT事件的文件描述符，操作系统最多触发一个可读，可写或者异常事件，且触发一次，这样就能确保一个线程获取事件并处理，但是需要注意的是对于监听类型（如accept）不能使用EPOLLONESHOT，否则就不能持续监听连接，对于处理完了的非监听事件，需要重置EPOLLONESHOT；第一部分：信号1、发送信号给进程#include<sys/types.h>#include<signal.h>intkill(pid_tpid,intsig);2、信号回调函数#include<signal.h>typedefvoid(&__sighandler_t)(int);__sighandler_tsignal(intsig,__sighandler_t_handler);intsigaction(intsig,conststructsigaction*act,structsigaction*oact);（1）__sighandler_t信号处理的函数指针，其中处理参数为触发信号当前值，其中有两个默认宏（SIG_DFL：使用信号默认处理，SIG_IGN：忽略目标信号）；

（2）signal注册信号回调处理函数，返回值为一个函数指针，含义是这个信号上一次处理的回调函数或者是系统默认的处理函数，这里目的是让用户可以自己恢复信号处理方式，比如系统对于一些信号是杀掉进程的，这里就应该处理完自己的回调逻辑后再调用系统默认行为；

（3）sigaction函数的功能是检查或修改与指定信号相关联的处理动作，使用样例如下：#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<signal.h>intmain(){structsigactionnewact,oldact;newact.sa_handler=SIG_IGN;//设置信号忽略，也可以设置为处理函数sigemptyset(&newact.sa_mask);newact.sa_flags=0;intcount=0;pid_tpid=0;sigaction(SIGINT,&newact,&oldact);//原始的备份到oldact，为后续的处理恢复pid=fork();if(pid==0){while(1){printf("childexec...n");sleep(1);}return0;}while(1){if(count++>3){sigaction(SIGINT,&oldact,NULL);//恢复父进程信号处理方式kill(pid,SIGKILL);//父进程发信号给子进程}printf("fatherexec...n");sleep(1);}return0;}第二部分：定时器在Linux网络编程中，定时器的作用主要是管理定时任务，处理过期连接，检测超时队列等，那我们可以通过哪些方式实现定时器呢？1、利用系统API...setsockopt(socketfd,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,&timeout,len);setsockopt(socketfd,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&timeout,len);intnumber=epoll_wait(fd,events,MAX_EVENT_NUMBER,timeout);...通过使用socket的参数，设置连接句柄的发送和接收数据超时时间，可以实现定时处理：

（1）SO_SNDTIMEO发送数据超时时间，根据timeout设置；

（2）SO_RCVTIMEO接收数据超时时间，根据timeout设置；

IO复用的参数中都带了一个timeout参数，可以设置来达到定时触发分支逻辑，比如epoll_wait；2、简单的定时器（1）启动一个线程实现定时器，具体实现如下图：主线程启动，开始执行任务，这里可以是网络收发或者其他；启动一个线程，做定时任务处理使用；主线程需要增加定时任务，可以将任务封装为task，添加到任务队列中；同时通知定时线程，队列中有任务了，这里通知机制可以是信号量或者广播方式；定时线程取出队列中任务，判断当前任务是否过期，如果过期就执行，没有过期就继续放入任务队列中，同时这里需要让线程等待队列中距离下一个周期最短的时间，继续取队列任务；（2）使用epoll_wait设置timeout，是在网络事件触发的定时器中最方便的方式，具体逻辑如下：...start_timer=...//开始执行时间while(true){intnumber=epoll_wait(epfd,events,MAX_EVENT_NUMBER,timeout);for(...){...//处理连接任务...}end_timer=...//epoll_wait返回并处理任务时间//处理定时任务，判断当前时间是否在一个timeoutif(end_timer-start_timer>timeout){//这里是伪代码，具体时间判断可以参考linux结构体...//启动线程执行定时任务逻辑...}}3、时间轮时间轮是一种高效定时器，通过类似圆盘的形式定义每个tick，定时转动圆盘，假设每次tick时间为si，一个时间轮有N个tick，那么执行转动一圈时间为N*si；

现在插入一个任务，需要to1时间周期后执行，这里就分情况处理：

（1）如果to1<N*si，则需要分配到（当前时间轮的位置+to1/si）的位置上，等待自然tick到达执行当前to1的定时任务；

（2）如果to1>N*si，则需要分配到（当前时间轮的位置+(to1%N)/si+N）的位置上，由于to1执行时间超过一轮的周期，所以需要等待多轮转动后才能执行，那如何处理呢？因此我们将每个轮的tick上挂一个链表，这个链表的节点表示到达这个tick需要执行的任务to1，这里的节点有可能是大于一个轮转动的事件周期，也可能就是当前轮时间周期内执行，我们只需要当事件到达tick时，取出链表遍历链表节点to1，判断是否是当前事件周期内执行，如果是摘除链表节点然后执行任务，如果不是则重新计算to1需要多久后执行，计算方法就和上面的一样（当前时间轮位置+((to1-链表最小的周期时间)%N)/si+N），然后将当前链表节点重新放回；事件轮4、时间堆堆的数据结构应该大家都比较熟悉了，堆是一种满足以下条件的树：堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值；堆总是一棵完全二叉树；添加堆节点的时间复杂度O(lgn)，删除节点是O(lgn)，获取节点是O(1)；时间堆（1）循环线程读取最小时间堆的堆顶元素；

（2）取出最小节点，判断当前事件是否过期，如果过期则继续执行，否则不处理；

（3）将最小节点对应的事件丢给执行线程执行；

这里最小时间堆节点在代码实现中可以用一个数组表示，使用完全二叉树的排列。#include<iostream>voidheapify(intarr[],intn,inti){if(i>=n)return;intmin_node=i;intlson=i*2+1;intrson=i*2+2;if(lson<n&&arr[min_node]>arr[lson]){//和左孩子比较，找到最小节点min_node=lson;}if(rson<n&&arr[min_node]>arr[rson]){//和右孩子比较，找到最小节点min_node=rson;}if(min_node!=i){swap(arr[min_node],arr[i]);heapify(arr,n,min_node);//递归处理}}voidheapSort(intarr[],intn){//反向取出最后一个节点intlastNode=n-1;intparent=(lastNode-1)/2;for(inti=parent;i>=0;i--){heapify(arr,n,i);}for(inti=n-1;i>=0;i--){swap(arr[i],arr[0]);heapify(arr,i,0);//调整