这是一篇关于在 Unix 系统中等待子进程完成的多种方法的文章，主要内容如下：

• 背景与需求：作者经常需要在终端中以重试循环的方式启动程序，如连接启动中的机器、连接启动中的数据库等，常见的解决办法有timeout和eb工具，但它们都不能完全满足需求，因此作者决定实现自己的工具ueb，实现最多 10 次重试，每次重试等待时间翻倍，子进程的超时时间与等待时间相同且自适应。

• 多种等待子进程的方法：

  • 传统的sigsuspend方法：timeout工具使用的方法，通过signal(SIGCHLD, on_chld_signal)接收子进程结束的信号，使用alarm或setitimer设置超时信号，然后用sigsuspend等待信号，最后需要wait避免产生僵尸进程，但此方法存在很多问题，如信号处理的复杂性、函数的非信号安全性、信号与其他 Unix 实体的不兼容性等。
  • sigtimedwait方法：可以等待信号并设置超时的系统调用，使用起来相对简单，但posix 2001中该调用是可选的，一些操作系统未实现，且timeout程序未使用该方法，可能是为了支持旧的 Unix 系统或非posix系统。
  • 自管道技巧：通过pipe(2)系统调用将信号世界与文件描述符世界连接起来，在SIGCHLD信号处理函数中向自己的管道写入数据，然后用poll等待管道可读，从而实现超时等待子进程结束，但此方法存在一些问题，如poll不能直接获取子进程的退出状态，超时后需要杀死子进程并读取管道，在复杂程序中可能需要使用ppoll避免数据竞争等。
  • signalfd方法：Linux 系统中的系统调用，通过signalfd获取一个可以poll的文件描述符，从而实现与自管道技巧类似的功能，但作者认为引入一个系统调用来实现此功能有些多余，更希望扩展poll以支持其他实体。
  • 进程描述符方法：近年来引入的概念，类似于标准的文件描述符，通过clone3或pdfork创建子进程时返回进程描述符，用poll等待进程描述符超时，用pidfd_send_signal或close杀死子进程，获取子进程的退出状态，此方法避免了信号，实现了隔离和可组合性，但没有跨平台的 API。
  • MacOS 和 BSD 的kqueue方法：kqueue可以直接与 PIDs 一起使用，类似于poll或epoll，但kqueue是有状态的，需要在子进程结束或被杀死后删除对其 PID 的监视，libkqueue库可以在所有主要操作系统上提供kqueue的兼容性层，但在 Linux 上使用pidfd_open + poll/epoll更简单，在 Solaris/illumos 上有自己的port系统，但不支持 PIDs。
  • Linux 的io_uring方法：通过io_uring队列系统调用，将wait和超时一起排队等待完成，类似于epoll，使系统调用异步化，liburing在单元测试中使用了此方法，也可以只排队waitid并使用io_uring_wait_cqe_timeout模拟poll，但io_uring只支持现代内核，一些云提供商因安全原因禁用它。
  • 线程方法：在一个线程中负责启动子进程并等待，在主线程中用pthread_timedjoin_np等待线程超时，此方法工作但比较繁琐，需要处理线程与信号的交互和数据竞争等问题。
  • 主动轮询方法：在用户代码中循环并微睡眠以主动轮询子进程状态，这是一种不必要的方法，可能导致功耗问题和延迟，仅用于完整性。
• 结论：作者认为信号和创建子进程是 Unix 中最难的部分，不同的方法各有优缺点，在复杂程序中应根据需求选择合适的方法，如需要最大的可移植性可使用sigsuspend，不害怕信号可使用sigtimedwait，在 Linux 和 FreeBSD 上可使用进程描述符，在 MacOS 和 BSDs 上可使用kqueue（使用libkqueue在 Linux 上兼容），在 bleeding edge Linux 上可使用io_uring，在只关心 Linux 且害怕使用io_uring时可使用signalfd + poll。作者还强调了良好的 API 和抽象的重要性，以及操作系统开发者正在努力引入新的更好的抽象，如进程描述符。最后，作者遗憾地指出所有操作系统之间的碎片化问题，希望io_uring能在未来得到更广泛的应用。
• 代码附录：代码可在这里获取，除libc外无其他依赖，所有程序大小在最差情况下为 27 KiB，且不分配内存，与eb工具相比规模小很多。