12@程序信号處理

文章目錄

• ​​信号控制​​

• ​​一、 信号說明​​
• ​​二 、捕捉信号​​

• ​​例1：​​
• ​​例2：​​

• ​​三、 關于HUP信号​​

• ​​1、 nohup指令​​
• ​​2、setsid指令​​
• ​​3、 在子shell中送出任務​​
• ​​4、screen指令​​
• ​​5、遠端示範​​

• ​​四、僵屍程序與孤兒程序​​

• ​​1、僵屍程序​​
• ​​2、孤兒程序​​

信号控制

一、 信号說明

在腳本執行過程中, 可能會被一些鍵盤操作快捷方式所打斷, 影響腳本運作

# HUP(1):  1、挂起信号 2、往往可以讓程序重新加載配置
本信号在使用者終端連接配接(正常或非正常)結束時發出, 通常是在終端的控制程序結束時, 通知同一session内的各個作業, 這時它們與控制終端不再關聯。

登入Linux時，系統會配置設定給登入使用者一個終端(Session)。在這個終端運作的所有程式，包括前台程序組和背景程序組，一般都 屬于這個 Session。當使用者退出Linux登入時，前台程序組和背景有對終端輸出的程序将會收到SIGHUP信号。這個信号的預設操作為終止程序，是以前台進 程組和背景有終端輸出的程序就會中止。不過，可以捕獲這個信号，比如wget能捕獲SIGHUP信号，并忽略它，這樣就算退出了Linux登入，wget也 能繼續下載下傳。

此外，對于與終端脫離關系的守護程序，這個信号用于通知它重新讀取配置檔案。

# INT(2):  中斷, 通常因為按下ctrl+c而産生的信号，用于通知前台程序組終止程序。
# QUIT(3): 退出，和SIGINT類似, 但由QUIT字元(通常是Ctrl-\)來控制. 程序在因收到SIGQUIT退出時會産生core檔案, 在這個意義上類似于一個程式錯誤信号。

# TSTP(20): 停止進行運作,通常因為按下ctrl+z而産生的信号

# KILL (9)
用來立即結束程式的運作. 本信号不能被阻塞、處理和忽略。如果管理者發現某個程序終止不了，可嘗試發送這個信号。
# TERM(15): 
終止,是不帶參數時kill預設發送的信号，預設是殺死程序，與SIGKILL不同的是該信号可以被阻塞和處理。通常用TERM信号來要求程式自己正常退出，如果程序終止不了，我們才會嘗試SIGKILL。
  
# ===============了解===============
# ABRT(6): 中止, 通常因某些嚴重錯誤産生的引号   

# SIGCHLD 
子程序結束時, 父程序會收到這個信号。

如果父程序沒有處理這個信号，也沒有等待(wait)子程序，子程序雖然終止，但是還會在核心程序表中占有表項，這時的子程序稱為僵屍 程序。這種情 況我們應該避免(父程序或者忽略SIGCHILD信号，或者捕捉它，或者wait它派生的子程序，或者父程序先終止，這時子程序的終止自動由init程序 來接管)。

# 更多詳見：man 7 signal      

二 、捕捉信号

我們可以用trap指令捕捉信号（trap指令并不能捕獲所有信号，但是常用信号HUP、INT、QUIT、TERM都是可以捕獲的），執行我們規定的操作

# 操作1：捕捉信号、執行引号内的操作
trap "echo 已經識别中斷信号:ctrl+c" INT

# 示例2：捕捉信号、不執行任何操作
trap "" INT  

# 示例3：也可以同時捕獲多個信号
trap ""      

例1：

[root@egon test]# cat m.sh 
#!/bin/bash

trap "echo 已經識别到中斷信号:ctrl+c" INT
trap 'echo 已經識别到中斷信号:ctrl+\\' QUIT
trap 'echo 已經識别到中斷信号:ctrl+z' TSTP

read -p "請輸入你的名字: " name
echo "你的名字是：$name"
[root@egon test]# chmod +x m.sh 
[root@egon test]# ./m.sh 
請輸入你的名字: ^C已經識别到中斷信号:ctrl+c
^C已經識别到中斷信号:ctrl+c
^C已經識别到中斷信号:ctrl+c
^\已經識别到中斷信号:ctrl+\
^\已經識别到中斷信号:ctrl+\
^Z已經識别到中斷信号:ctrl+z
^Z已經識别到中斷信号:ctrl+z
egon
你的名字是：egon
[root@egon test]#      

例2：

#!/bin/bash
trap "" HUP INT QUIT TSTP  # kill -HUP 目前程序的pid，也無法終止其運作

clear
i=0
while true
do
    [ $i == 0 ] && i=1 || i=0
    if [ $i == 0 ];then
        echo -e "\033[31m 紅燈亮 \033[0m"
    else
        echo -e "\033[32m 綠燈亮 \033[0m"
    fi
    sleep 1      

#注：  可以使用kill -9終止以上程序   pkill終止服務      

三、 關于HUP信号

要了解Linux的HUP信号，需要從hangup說起

在 Unix 的早期版本中，每個終端都會通過 modem 和系統通訊。
當使用者 logout 時，modem 就會挂斷（hang up）電話。 
同理，當 modem 斷開連接配接時，就會給終端發送 hangup 信号來通知其關閉所有子程序。      

綜上所述，當使用者登出（logout）或者網絡斷開或者終端關閉(注意注意注意，一定是終端整體關閉，不是單純的exit)時，終端都會收到Linux HUP信号（hangup）信号，然後終端在結束前會關閉其所有子程序。

如果我們想讓我們的程序在背景一直運作，不要因為使用者登出（logout）或者網絡斷開或者終端關閉而一起被幹掉，那麼我們有兩種解決方案      

1、 nohup指令

- 方案1：讓程序忽略Linux HUP信号
- 方案2：讓程序運作在新的會話裡，進而成為不屬于此終端的子程序，就不會在目前終端挂掉的情況下一起被帶走。      

針對方案1，我們可以使用nohup指令，nohup 的用途就是讓送出的指令忽略 hangup 信号，該指令通常與&符号一起使用

nohup 的使用是十分友善的，隻需在要處理的指令前加上 nohup 即可，但是 nohup 指令會從終端解除程序的關聯，程序會丢掉STDOUT，STDERR的連結。标準輸出和标準錯誤預設會被重定向到 nohup.out 檔案中。一般我們可在結尾加上"&"來将指令同時放入背景運作，也可用">filename 2>&1"來更改預設的重定向檔案名。      

2、setsid指令

針對方案1，我們還可以用setsid指令實作，原理與3.1是一樣的，setid是直接将程序的父pid設定成1，即讓運作的程序歸屬于init的子程序，那麼除非init結束，該子程序才會結束，目前程序所在的終端結束後并不會影響程序的運作

# 1、在終端2中執行指令
[root@egon ~]# setsid ping www.baidu.com  # 也可以在後面加&符号

# 2、關閉終端2

# 3、在終端1中檢視
[root@egon ~]# ps -ef |grep [p]ing
root     102335      1  0 17:53 ?        00:00:00 ping www.baidu.com      

3、 在子shell中送出任務

# 1、在終端2中執行指令
[root@egon ~]# (ping www.baidu.com &)  # 送出的作業并不在作業清單中

# 2、關閉終端2

# 3、在終端1中檢視
[root@egon ~]# ps -ef |grep [p]ing
root     102361      1  0 17:55 ?        00:00:00 ping www.baidu.com
            
可以看到新送出的程序的父 ID（PPID）為1（init 程序的 PID），并不是目前終端的程序 ID。是以并不屬于目前終端的子程序，進而也就不會受到目前終端的Linux HUP信号的影響了。      

4、screen指令

# 1、安裝
[root@egon ~]# yum install screen -y



# 2、運作指令
方式一：開啟一個視窗并用-S指定視窗名，也可以不指定
[root@egon ~]# screen -S egon_dsb 
'''
Screen将建立一個執行shell的全屏視窗。你可以執行任意shell程式，就像在ssh視窗中那樣。
在該視窗中鍵入exit則退出該視窗，如果此時，這是該screen會話的唯一視窗，該screen會話退出，否則screen自動切換到前一個視窗。
'''



方式二：Screen指令後跟你要執行的程式
[root@egon ~]# screen vim test.txt
'''
Screen建立一個執行vim test.txt的單視窗會話，退出vim将退出該視窗/會話。
'''

# 3、原理分析
screen程式會幫我們管理運作的指令，退出screen，我們的指令還會繼續運作，若關閉screen所在的終端，則screen程式的ppid變為1，是以screen不會死掉，對應着它幫我們管理的指令也不會退出
測試略



# 4：重新連接配接會話
在終端1中運作
[root@egon ~]# screen
[root@egon ~]# n=1;while true;do echo $n;sleep 1;((n++));done

[root@egon ~]# 按下ctrl+a，然後再按下ctrl+d，注意要連貫，手别哆嗦,

[root@egon ~]# 此時可以關閉整個終端，我們的程式并不會結束

打開一個新的終端
[root@egon ~]# screen -ls
There is a screen on:
    109125.pts-0.egon    (Detached)
1 Socket in /var/run/screen/S-root.

[root@egon ~]# screen -r 109125  # 會繼續運作
[root@egon ~]# 

注意：如果我們剛開始已經用screen -S xxx指定了名字，那麼我們其實可以直接
screen -r xxx ，就無須去找程序id了      

5、遠端示範

# 在終端1：
[root@egon ~]# screen -S egon_av

# 開啟一個新的終端，在該終端執行的指令，終端1會同步顯示
[root@egon ~]# screen -x egon_av      

四、僵屍程序與孤兒程序

1、僵屍程序

#1、什麼是僵屍程序
作業系統負責管理程序
我們的應用程式若想開啟子程序，都是在向作業系統發送系統調用
當一個子程序開啟起來以後，它的運作與父程序是異步的，彼此互不影響，誰先死都不一定

linux作業系統的設計規定：父程序應該具備随時擷取子程序狀态的能力
如果子程序先于父程序運作完畢，此時若linux作業系統立刻把該子程序的所有資源全部釋放掉，那麼父程序來檢視子程序狀态時，會突然發現自己剛剛生了一個兒子，但是兒子沒了！！！
這就違背了linux作業系統的設計規定
是以，linux系統出于好心，若子程序先于父程序運作完畢/死掉，那麼linux系統在清理子程序的時候，會将子程序占用的重型資源都釋放掉(比如占用的記憶體空間、cpu資源、打開的檔案等)，但是會保留一部分子程序的關鍵狀态資訊，比如程序号the process ID，退出狀态the termination status of the process，運作時間the amount of CPU time taken by the process等，此時子程序就相當于死了但是沒死幹淨，因而得名"僵屍程序"，其實僵屍程序是linux作業系統出于好心，為父程序準備的一些子程序的狀态資料，專門供父程序查閱，也就是說"僵屍程序"是linux系統的一種資料結構，所有的子程序結束後都會進入僵屍程序的狀态





# 2、那麼問題來了，僵屍程序殘存的那些資料不需要回收嗎？？？
當然需要回收了，但是僵屍程序畢竟是linux系統出于好心，為父程序準備的資料，至于回收操作，應該是父程序覺得自己無需檢視僵屍程序的資料了，父程序覺得留着僵屍程序的資料也沒啥用了，然後由父程序發起一個系統調用wait / waitpid來通知linux作業系統說：哥們，謝謝你為我儲存着這些僵屍的子程序狀态，我現在用不上他了，你可以把他們回收掉了。然後作業系統再清理掉僵屍程序的殘餘狀态，你看，兩者配合的非常默契，但是，怕就怕在。。。






# 3、分三種情況讨論
1)linux系統自帶的一些優秀的開源軟體，這些軟體在開啟子程序時，父程序内部都會及時調用wait/waitpid來通知作業系統回收僵屍程序，是以，我們通常看不到優秀的開源軟體堆積僵屍程序，因為很及時就回收了，與linux系統配合的很默契

2)一些水準良好的程式員開發的應用程式，這些程式員技術功底深厚，知道父程序要對子程序負責，會在父程序内考慮調用wait/waitpid來通知作業系統回收僵屍程序，但是發起系統調用wait/waitpid的時間可能慢了些，于是我們可以在linux系統中通過指令檢視到僵屍程序狀态
[root@egon ~]# ps aux | grep [Z]+

3)一些垃圾程式員，技術非常垃圾，隻知道開子程序，父程序也不結束，就在那傻不拉幾地一直開子程序，也壓根不知道啥叫僵屍程序，至于wait/waitpid的系統調用更是沒聽說過，這個時候，就真的垃圾了，作業系統中會堆積很多僵屍程序，此時我們的計算機會進入一個奇怪的現象，就是記憶體充足、硬碟充足、cpu空閑，但是，啟動新的軟體就是無法啟動起來，為啥，因為作業系統負責管理程序，每啟動一個程序就會配置設定一個pid号，而pid号是有限的，正常情況下pid也用不完，但怕就怕堆積一堆僵屍程序，他吃不了多少記憶體，但能吃一堆pid



4、#如果清理僵屍程序
針對情況3，隻有一種解決方案，就是殺死父程序，那麼僵屍的子程序會被linux系統中pid為1的頂級程序（init或systemd）接管，頂級程序會定期發起系統調用wait/waitpid來通知作業系統清理僵屍

針對情況2，可以發送信号給父程序，通知它快點發起系統調用wait/waitpid來清理僵屍的兒子
kill -CHLD 父程序PID

5、#結語
僵屍程序是linux系統出于好心設計的一種資料結構，一個子程序死掉後，相當于作業系統出于好心幫它的爸爸儲存它的遺體，之說以會在某種場景下有害，是因為它的爸爸不靠譜，兒子死了，也不及時收屍(發起系統調用讓作業系統收屍)      

​​【程序詳解連結位址】​​

2、孤兒程序

#測試:（建立完子程序後，主程序所在的這個腳本就退出了，當父程序先于子程序結束時，子程序會被頂級程序收養，成為孤兒程序，而非僵屍程序），檔案内容

import os
import sys
import time

pid = os.getpid()
ppid = os.getppid()
print 'im father', 'pid', pid, 'ppid', ppid
pid = os.fork()
#執行pid=os.fork()則會生成一個子程序
#傳回值pid有兩種值：
#    如果傳回的pid值為0，表示在子程序當中
#    如果傳回的pid值>0，表示在父程序當中
if pid > 0:
    print 'father died..'
    sys.exit(0)

# 保證主線程退出完畢
time.sleep(1)
print 'im child', os.getpid(), os.getppid()

執行檔案，輸出結果：
im father pid 32515 ppid 32015
father died..
im child 32516 1

#由上可看出，子程序已經被pid為1的頂級程序接收了，是以僵屍程序在這種情況下是不存在的，存在隻有孤兒程序而已，孤兒程序聲明周期結束自然會被頂級程序來銷毀。