面试题：Bash信号与陷阱处理的深度优化

Question

在一个高并发的Bash脚本场景下，多个信号可能会在短时间内连续到达，例如SIGINT、SIGTERM和SIGHUP。如何设计一个健壮的信号与陷阱处理机制，确保在处理这些信号时不会出现竞态条件，并且能高效地处理各种信号，同时在处理完成后能够准确恢复到脚本的正常执行流程？请详细阐述设计思路和关键实现要点。

Answer 1

设计思路

1. 使用信号队列：利用系统提供的信号队列机制，将接收到的信号放入队列中，而不是立即处理。这样可以避免多个信号同时处理导致的竞态条件。
2. 单线程处理：使用一个专门的线程或进程来处理信号队列中的信号。由于单线程处理，不会出现同一时间处理多个信号的情况，从而避免竞态。
3. 状态标记：在处理信号前，标记当前脚本的状态，以便在信号处理完成后能准确恢复到正常执行流程。

关键实现要点

1. 信号注册：
   • 在Bash脚本中，使用trap命令注册信号处理函数。例如，对于SIGINT、SIGTERM和SIGHUP信号，可以这样注册：

trap 'handle_signal SIGINT' SIGINT
trap 'handle_signal SIGTERM' SIGTERM
trap 'handle_signal SIGHUP' SIGHUP

2. 信号队列实现：
   • 可以使用一个数组来模拟信号队列。在信号处理函数中，将接收到的信号名添加到数组中。

signal_queue=()
handle_signal() {
    signal_queue+=("$1")
}

3. 单线程处理信号队列：
   • 在脚本的主循环中，定期检查信号队列，并处理其中的信号。

while true; do
    if [ ${#signal_queue[@]} -gt 0 ]; then
        signal=${signal_queue[0]}
        signal_queue=("${signal_queue[@]:1}")
        case "$signal" in
            SIGINT)
                # 处理SIGINT信号的逻辑
                echo "Handling SIGINT"
                ;;
            SIGTERM)
                # 处理SIGTERM信号的逻辑
                echo "Handling SIGTERM"
                ;;
            SIGHUP)
                # 处理SIGHUP信号的逻辑
                echo "Handling SIGHUP"
                ;;
        esac
    fi
    # 脚本的正常业务逻辑
    sleep 1
done

4. 状态标记与恢复：
   • 在进入信号处理函数前，记录当前脚本执行的位置或状态。例如，可以记录当前执行的命令行数。

handle_signal() {
    current_line=$(caller | awk '{print $1}')
    signal_queue+=("$1")
}

- 在信号处理完成后，根据记录的状态恢复到正常执行流程。如果是通过记录行数，可以使用`continue`或`goto`等方式回到相应位置继续执行。但Bash中`goto`的使用场景有限，通常结合函数调用和条件判断来模拟恢复执行流程。