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什么是信号
在计算机科学中,信号是Unix、类Unix以及其他POSIX兼容的操作系统中进程间通讯的一种有限制的方式。它是一种异步的通知机制,用来提醒进程一个事件已经发生。
当一个信号发送给一个进程,操作系统中断了进程正常的控制流程,如果进程定义了对信号的处理,此时,程序将进入捕获到的信号对应的处理函数,否则执行默认的处理函数。
Linux中信号的介绍
在Linux系统共定义了64种信号,分为两大类:实时信号与非实时信号,1-31为非实时,32-64种为实时信号。
- 非实时信号: 也称为不可靠信号,为早期Linux所支持的信号,不支持排队,信号可能会丢失, 比如发送多次相同的信号, 进程只能收到一次. 信号值取值区间为1~31;
- 实时信号: 也称为可靠信号,支持排队, 信号不会丢失, 发多少次, 就可以收到多少次. 信号值取值区间为32~64
Linux操作系统中,在终端上执行 kill -l
便可看到系统定义的所有信号
信号表
POSIX.1-1990标准信号
此表参考自:POSIX信号
信号 | 值 | 动作 | 说明 |
---|---|---|---|
SIGHUP | 1 | Term | 终端控制进程结束(终端连接断开) |
SIGINT | 2 | Term | 用户发送INTR字符(Ctrl+C)触发 |
SIGQUIT | 3 | Core | 用户发送QUIT字符(Ctrl+/)触发 |
SIGILL | 4 | Core | 非法指令(程序错误、试图执行数据段、栈溢出等) |
SIGABRT | 6 | Core | 调用abort函数触发 |
SIGFPE | 8 | Core | 算术运行错误(浮点运算错误、除数为零等) |
SIGKILL | 9 | Term | 无条件结束程序(不能被捕获、阻塞或忽略) |
SIGSEGV | 11 | Core | 无效内存引用(试图访问不属于自己的内存空间、对只读内存空间进行写操作) |
SIGPIPE | 13 | Term | 消息管道损坏(FIFO/Socket通信时,管道未打开而进行写操作) |
SIGALRM | 14 | Term | 时钟定时信号 |
SIGTERM | 15 | Term | 结束程序(可以被捕获、阻塞或忽略) |
SIGUSR1 | 30,10,16 | Term | 用户保留 |
SIGUSR2 | 31,12,17 | Term | 用户保留 |
SIGCHLD | 20,17,18 | Ign | 子进程结束(由父进程接收) |
SIGCONT | 19,18,25 | Cont | 继续执行已经停止的进程(不能被阻塞) |
SIGSTOP | 17,19,23 | Stop | 停止进程(不能被捕获、阻塞或忽略) |
SIGTSTP | 18,20,24 | Stop | 停止进程(可以被捕获、阻塞或忽略) |
SIGTTIN | 21,21,26 | Stop | 后台程序从终端中读取数据时触发 |
SIGTTOU | 22,22,27 | Stop | 后台程序向终端中写数据时触发 |
更多的信号说明请查阅man7
此表的操作为每个信号的默认配置,如下所示
动作 | 说明 |
---|---|
Term | 默认操作是,终止进程。 |
Ign | 默认操作是,忽略信号。 |
Core | 默认操作是,终止该进程并核心转储 |
Stop | 默认操作是,停止进程。 |
Cont | 默认操作是,如果当前已停止,则继续该进程。 |
信号的产生
信号是事件发生时对进程的通知机制。信号中断与硬件中断的相似之处在于打断了程序执行的正常流程。
信号事件的来源分为软件信号和硬件信号:
- 硬件信号: 用户输入:比如在终端上按下组合键ctrl+C,产生SIGINT信号;硬件异常:CPU检测到内存非法访问等异常,通知内核生成相应信号,并发送给发生事件的进程;
- 软件信号: 通过系统调用: 如,发送signal信号:
kill
,raise
等。
发送的信号
Ctrl-C
发送 INT signal (SIGINT),通常导致进程结束Ctrl-Z
发送 TSTP signal (SIGTSTP); 通常导致进程挂起(suspend)Ctrl-\
发送 QUIT signal (SIGQUIT); 通常导致进程结束 和 dump core.
信号的处理
内核处理进程收到的signal是在当前进程的上下文,故进程必须是Running状态。当进程唤醒或者调度后获取CPU,则会从内核态转到用户态时检测是否有signal等待处理,处理完,进程会把相应的未决信号从链表中去掉。
signal信号处理时机: 内核 ==> 信号处理 ==> 用户
- 内核态:在内核态,signal信号不起作用;
- signal信号处理: 在用户态,signal所有未被屏蔽的信号都处理完毕;当屏蔽信号,取消屏蔽时,会在下一次内核转用户态的过程中执行;
信号处理方式
进程对信号的处理方式有3种:
- 默认 接收到信号后按默认的行为处理该信号。 这种方式为多数应用采取的处理方式。
- 自定义处理 用自定义的信号处理函数来执行特定的动作
- 忽略忽略信号 接收到信号后不做任何反应。
对信号的处理动作:
- Term: 中止进程
- Ign: 忽略信号
- Core: 中止进程并保存内存信息
- Stop: 停止进程
- Cont: 继续运行进程
Linux信号命令
kill
kill命令用来终止指定的进程, 对于一个后台进程就须用kill命令来终止,我们就需要先使用ps/pidof/pstree/top等工具获取进程PID,然后使用kill命令来杀掉该进程。
命令格式
kill[参数] [进程id]
命令参数
-l
信号,若果不加信号的编号参数,则使用“-l”参数会列出全部的信号名称-a
当处理当前进程时,不限制命令名和进程号的对应关系-p
指定kill 命令只打印相关进程的进程号,而不发送任何信号-s
指定发送信号-u
指定用户
killall
Linux系统中的killall
用于杀死指定名字的进程(kill processes by name)。我们可以使用kill命令杀死指定进程PID的进程,如果要找到我们需要杀死的进程,我们还需要在之前使用ps等命令再配合grep来查找进程,而killall把这两个过程合二为一,是一个很好用的命令。
命令格式
killall[参数] [进程名]
命令参数
-I
忽略小写-a
当处理当前进程时,不限制命令名和进程号的对应关系-i
交互模式,杀死进程前先询问用户-s
发送指定的信号-w
等待进程死亡-e
要求匹配进程名称
PKILL
pkill
与 killall
使用方法类似,用于杀死指定名称的进程
Go语言中的Signal的使用
在Go语言中,处理信号仅需要3个步骤即可完成对信号的处理
- 信号的接收:
signalChan := make(chan os.Signal,1)
- 信号的监听捕获:
signal.Notify(signalChan)
- 信号的触发:
signal := <-signalChan
注意事项:
SIGKILL kill -9
和SIGSTOP kill -19
信号可能不会被Notify方法捕获,因此无法处理这些信号。- 如果在Notify方法中没有指定信号作为参数,那么该方法将捕获所有的信号。
在Go语言中的Signal的处理
在某些场景下,如,在大量并发及,批量处理未完成时,此时需要在Go程序中处理Signal信号,比如收到SIGTERM信号后优雅的关闭程序。
实例:在一个计算场景下,有5个goroutine在处理业务,当收到
kill -15
时计算完成后退出程序,kill -4
不做处理。
package main
import (
"fmt"
"os"
"os/signal"
"sync"
"syscall"
"time"
)
var wg sync.WaitGroup
func exitProcess() {
fmt.Println("等待进程完成")
wg.Wait()
fmt.Println("进程退出")
}
func process(n int) {
i := n
for {
fmt.Println("process", n, ":", i)
if i > 100 {
break
}
time.Sleep(time.Second)
i++
}
fmt.Println("process", n, "finnshed")
defer wg.Done()
}
func main() {
signals := make(chan os.Signal, 1)
done := make(chan bool, 1)
signal.Notify(signals, syscall.SIGILL, syscall.SIGTERM)
go func() {
for signal := range signals {
switch signal {
case syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT:
fmt.Println("kill -15 进程退出")
exitProcess()
case syscall.SIGILL:
fmt.Println("kill -4")
}
}
done <- true
}()
wg.Add(5)
for n := 0; n < 10; n++ {
go process(n)
}
fmt.Println("waiting signal...")
wg.Wait()
fmt.Println("exiting")
}
收到kill -4 信号打印kill -4
收到kill -15 信号后,带程序处理完成后退出
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链接:https://www.oomkill.com/2019/10/go-signal/
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