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Golang信号处理和如何实现进程的优雅退出

helight0 linux 应用 2018-03-15 233 0 go

Linux系统中的信号类型

各操作系统的信号定义或许有些不同。下面列出了POSIX中定义的信号。 在linux中使用34-64信号用作实时系统中。 命令 man 7 signal 提供了官方的信号介绍。也可以是用kill -l来快速查看 列表中,编号为1 ~ 31的信号为传统UNIX支持的信号,是不可靠信号(非实时的),编号为32 ~ 63的信号是后来扩充的,称做可靠信号(实时信号)。不可靠信号和可靠信号的区别在于前者不支持排队,可能会造成信号丢失,而后者不会。 Linux支持的标准信号有以下一些,一个信号有多个值的是因为不同架构使用的值不一样,比如x86, ia64,ppc, s390, 有3个值的,第一个值是slpha和sparc,中间的值是 ix86, ia64, ppc, s390, arm和sh, 最后一个值是对mips的,连字符-表示这个架构是缺这个信号支持的, 第1列为信号名; 第2列为对应的信号值,需要注意的是,有些信号名对应着3个信号值,这是因为这些信号值与平台相关,将man手册中对3个信号值的说明摘出如下,the first one is usually valid for alpha and sparc, the middle one for i386, ppc and sh, and the last one for mips. 第3列为操作系统收到信号后的动作,Term表明默认动作为终止进程,Ign表明默认动作为忽略该信号,Core表明默认动作为终止进程同时输出core dump,Stop表明默认动作为停止进程。 第4列为对信号作用的注释性说明。

标准信号-POSIX.1-1990定义

       Signal     Value     Action   Comment
       ----------------------------------------------------------------------
       SIGHUP        1       Term    Hangup detected on controlling terminal
                                     or death of controlling process
       SIGINT        2       Term    Interrupt from keyboard
       SIGQUIT       3       Core    Quit from keyboard
       SIGILL        4       Core    Illegal Instruction
       SIGABRT       6       Core    Abort signal from abort(3)
       SIGFPE        8       Core    Floating point exception
       SIGKILL       9       Term    Kill signal
       SIGSEGV      11       Core    Invalid memory reference
       SIGPIPE      13       Term    Broken pipe: write to pipe with no
                                     readers
       SIGALRM      14       Term    Timer signal from alarm(2)
       SIGTERM      15       Term    Termination signal
       SIGUSR1   30,10,16    Term    User-defined signal 1
       SIGUSR2   31,12,17    Term    User-defined signal 2
       SIGCHLD   20,17,18    Ign     Child stopped or terminated
       SIGCONT   19,18,25    Cont    Continue if stopped
       SIGSTOP   17,19,23    Stop    Stop process
       SIGTSTP   18,20,24    Stop    Stop typed at tty
       SIGTTIN   21,21,26    Stop    tty input for background process
       SIGTTOU   22,22,27    Stop    tty output for background process
SIGKILL和SIGSTOP信号是不能被捕获,阻塞和忽略的。

标准信号-SUSv2 and POSIX.1-2001定义

       Signal       Value     Action   Comment
       --------------------------------------------------------------------
       SIGBUS      10,7,10     Core    Bus error (bad memory access)
       SIGPOLL                 Term    Pollable event (Sys V).
                                       Synonym for SIGIO
       SIGPROF     27,27,29    Term    Profiling timer expired
       SIGSYS      12,-,12     Core    Bad argument to routine (SVr4)
       SIGTRAP        5        Core    Trace/breakpoint trap
       SIGURG      16,23,21    Ign     Urgent condition on socket (4.2BSD)
       SIGVTALRM   26,26,28    Term    Virtual alarm clock (4.2BSD)
       SIGXCPU     24,24,30    Core    CPU time limit exceeded (4.2BSD)
       SIGXFSZ     25,25,31    Core    File size limit exceeded (4.2BSD)
早在Linux 2.2SIGSYS, SIGXCPU, SIGXFSZ和SIGBUS(非sparc和mips架构)的默认操作就是终止进程(但是不产生coredump) 在一些unix系统中SIGXCPU和SIGXFSZ信号是用来终止进程的,也是不产生coredunp,从Linux 2.4开始这些信号会产生coredump了。

标准信号-其它信号

       Signal       Value     Action   Comment
       --------------------------------------------------------------------
       SIGIOT         6        Core    IOT trap. A synonym for SIGABRT
       SIGEMT       7,-,7      Term
       SIGSTKFLT    -,16,-     Term    Stack fault on coprocessor (unused)
       SIGIO       23,29,22    Term    I/O now possible (4.2BSD)
       SIGCLD       -,-,18     Ign     A synonym for SIGCHLD
       SIGPWR      29,30,19    Term    Power failure (System V)
       SIGINFO      29,-,-             A synonym for SIGPWR
       SIGLOST      -,-,-      Term    File lock lost
       SIGWINCH    28,28,20    Ign     Window resize signal (4.3BSD, Sun)
       SIGUNUSED    -,31,-     Term    Unused signal (will be SIGSYS)
信号29是在alpha中是 SIGINFO或SIGPWR,但是在sparc中是SIGLOST。 SIGEMT没有在POSIX.1-2001中定义, 但是在大多数Unix戏中是没有的,他的默认处理方式是coredump并且终止进程。 SIGPWR(没有在POSIX.1-2001中定义)他的默认处理方式是忽略。 SIGIO(没有在POSIX.1-2001中定义)在一些Unix系统中的处理方式也是忽略。 kill pid的作用是向进程号为pid的进程发送SIGTERM(这是kill默认发送的信号),该信号是一个结束进程的信号且可以被应用程序捕获。若应用程序没有捕获并响应该信号的逻辑代码,则该信号的默认动作是kill掉进程。这是终止指定进程的推荐做法。 kill -9 pid则是向进程号为pid的进程发送SIGKILL(该信号的编号为9),从本文上面的说明可知,SIGKILL既不能被应用程序捕获,也不能被阻塞或忽略,其动作是立即结束指定进程。通俗地说,应用程序根本无法“感知”SIGKILL信号,它在完全无准备的情况下,就被收到SIGKILL信号的操作系统给干掉了,显然,在这种“暴力”情况下,应用程序完全没有释放当前占用资源的机会。事实上,SIGKILL信号是直接发给init进程的,它收到该信号后,负责终止pid指定的进程。在某些情况下(如进程已经hang死,无法响应正常信号),就可以使用kill -9来结束进程。 若通过kill结束的进程是一个创建过子进程的父进程,则其子进程就会成为孤儿进程(Orphan Process),这种情况下,子进程的退出状态就不能再被应用进程捕获(因为作为父进程的应用程序已经不存在了),不过应该不会对整个linux系统产生什么不利影响。

Go中的信号发送和处理

有时候我们想在Go程序中处理Signal信号,比如收到 SIGTERM 信号后优雅的关闭程序(参看下一节的应用)。Go信号通知机制可以通过往一个channel中发送 os.Signal 实现。首先我们创建一个os.Signal channel,然后使用 signal.Notify 注册要接收的信号。
package main

import (
	"fmt"
	"os"
	"os/signal"
	"syscall"
)

func main() {
	sigs := make(chan os.Signal, 1)
	done := make(chan bool, 1)
	// signal.Notify(c)
	signal.Notify(sigs, os.Interrupt, os.Kill, syscall.SIGUSR1, syscall.SIGUSR2, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)

	go func() {
		sig := <-sigs
		fmt.Println(sig)
		done <- true
	}()


	fmt.Println("wait for signal")
	<- done
	fmt.Println("got signal and exit")
	fmt.Println("run done")
}

如何实现进程的优雅退出

首先什么是优雅退出呢?所谓的优雅退出,其实就是避免暴力杀死进程,让进程在接收到信号之后,自动的做一些善后处理,再自己自愿的退出。 Linux Server端的应用程序经常会长时间运行,在运行过程中,可能申请了很多系统资源,也可能保存了很多状态,在这些场景下,我们希望进程在退出前,可以释放资源或将当前状态dump到磁盘上或打印一些重要的日志,也就是希望进程优雅退出(exit gracefully)。 从上面的介绍不难看出,优雅退出可以通过捕获SIGTERM来实现。具体来讲,通常只需要两步动作: 1)注册SIGTERM信号的处理函数并在处理函数中做一些进程退出的准备。信号处理函数的注册可以通过signal()或sigaction()来实现,其中,推荐使用后者来实现信号响应函数的设置。信号处理函数的逻辑越简单越好,通常的做法是在该函数中设置一个bool型的flag变量以表明进程收到了SIGTERM信号,准备退出。 2)在主进程的main()中,通过类似于while(!bQuit)的逻辑来检测那个flag变量,一旦bQuit在signal handler function中被置为true,则主进程退出while()循环,接下来就是一些释放资源或dump进程当前状态或记录日志的动作,完成这些后,主进程退出。 这个在我前面的一篇文章中也介绍过【=[golang的httpserver优雅重启][1]】http://helight.info/2018-01-24/golang%e7%9a%84httpserver%e4%bc%98%e9%9b%85%e9%87%8d%e5%90%af/ ,里面介绍了一般我们使用的httpserver如何做到优雅重启,这里面也介绍了一些信号的使用,和优雅重启的思路。今天这里我们介绍的是如何优雅退出,其实是优雅重启的一个简化版。
package main

import (
	"fmt"
	"os"
	"os/signal"
	"syscall"
	"time"
)

func main() {
	sigs := make(chan os.Signal, 1)
	// done := make(chan bool, 1)

	// signal.Notify(sigs)
	// signal.Notify(sigs, os.Interrupt, os.Kill, syscall.SIGUSR1, syscall.SIGUSR2, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
	signal.Notify(sigs, syscall.SIGUSR1, syscall.SIGUSR2, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGHUP, syscall.SIGQUIT)

	// go func() {
	// 	sig := <-sigs
	// 	fmt.Println(sig)
	// 	done <- true
	// }()
	go func() {
		for s := range sigs {
			switch s {
			case syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGHUP, syscall.SIGQUIT:
				fmt.Println("got signal and try to exit: ", s)
				do_exit()
			case syscall.SIGUSR1:
				fmt.Println("usr1: ", s)
			case syscall.SIGUSR2:
				fmt.Println("usr2: ", s)
			default:
				fmt.Println("other: ", s)
			}
		}
	}()


	fmt.Println("wait for signal")
	i := 0
	for {
		i++
		fmt.Println("times: ", i)
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
	// <- done
	fmt.Println("got signal and exit")
	fmt.Println("run done")
}
 
func do_exit() {
	fmt.Println("try do some clear jobs")
	fmt.Println("run done")
	os.Exit(0)
}
kill -USR1 pid 
usr1 user defined signal 1

kill -USR2 pid 
usr2 user defined signal 2

kill  -QUIT pid 
got signal and try to exit: quit
try do some clear jobs
run done
[1]: http://helight.info/2018-01-24/golang%E7%9A%84httpserver%E4%BC%98%E9%9B%85%E9%87%8D%E5%90%AF/

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