Linux内核新API：signalfd、timerfd、eventfd详解

"Linux内核新引入的signalfd、timerfd和eventfd是三个重要的系统调用，它们分别提供了信号处理、定时器管理和事件通知的新方法。这些API使得开发者能够更高效地管理异步事件，将它们集成到I/O多路复用机制如select、poll和epoll中，简化了程序设计。 signalfd（信号文件描述符）自Linux内核2.6.22版引入，它允许程序通过文件描述符的方式来处理信号。传统的信号处理方式是注册信号处理函数，这可能导致并发访问和可重入问题。使用signalfd，信号被转换为可读事件，可以在select、poll或epoll中等待。当有信号到达时，可以通过read操作从signalfd中读取，从而避免了信号处理的复杂性。 timerfd（定时器文件描述符）在2.6.25内核版本中添加，它提供了一种将定时器功能与文件描述符相结合的方法。当定时器到期时，可以对timerfd执行read操作，将定时事件纳入主循环的监听队列。这使得程序能够更加灵活地处理时间相关的事件，而无需额外的回调函数。 eventfd（事件文件描述符）同样在2.6.22内核版本引入，用于线程间通信和用户态与内核间的事件通知。它维护了一个64位的计数器，通过write增加计数，read操作可以读取并清零计数器。当计数器非零时，表示有事件发生，可以读取。eventfd也可被加入到I/O多路复用机制中，监控计数器的变化。 signalfd的API包括`signalfd()`函数，它接受一个文件描述符（可选，通常为-1以创建新的），一个信号集（定义要监听的信号），以及可选的标志（如SFD_NONBLOCK和SFD_CLOEXEC）。成功调用后返回一个文件描述符，该描述符可用于read、select、poll和epoll操作，以及关闭操作。 以下是一个简单的signalfd使用示例： ```c #include<sys/signalfd.h> #include<signal.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #define handle_error(msg) do{perror(msg);exit(EXIT_FAILURE);}while(0) int main(int argc, char*argv[]) { sigset_t mask; int sfd; struct signalfd_siginfo ssi; // 初始化信号集和创建signalfd // ... // 读取信号 ssize_t n = read(sfd, &ssi, sizeof(ssi)); if (n != sizeof(ssi)) { handle_error("read"); } // 处理读取到的信号 // ... } ``` timerfd的使用涉及`timerfd_create()`, `timerfd_settime()`, 和 `read()`等函数，可以设置定时器并读取到期事件。eventfd的使用则包括`eventfd()`函数创建eventfd，以及read和write操作来管理事件计数。 这三种新的文件描述符极大地扩展了Linux内核的异步事件处理能力，使得程序能够更加优雅地处理信号、定时器和线程间通信，提高了系统的可编程性和效率。在开发高性能、高并发的服务器端应用时，这些API尤其有用。"