unix进程间通信信号的有效实践

背景

最近优化了一版程序：用到了golang的优雅退出机制。

程序使用leader/follower分布式高可用模型，所有的请求都会命中leader；

使用etcd的election sdk做选主，需要在节点意外下线的时候，主动去etcd卸任(删除10s租约)， 否则已经下线的节点还会被etcd认为是leader。

所以在这里，优雅退出是技术刚需。

另外根据[云原生十二要素方法论] 第9条： 快速启动和优雅终止可最大化健壮性 , 也推荐各位遵守实践。 Fast startup and shutdown are advocated for a more robust and resilient system.

粗浅的认知方案：捕获程序的终止信号， 主动去卸任。

1. 进程间通信信号

进程间通信信号是操作系统提供的信号机制的内容， 它不是我们开发者长陷入其中的网络或者Socket通信。

kill -l 命令可以列出系统支持的所有进程间通信信号， 下面粗体是常见的、可能用到的通信信号

• SIGHUP (1) : 挂起信号，通常用于在终端断开时通知进程，也用于通知进程重新加载配置文件。
• SIGINT (2) : 中断信号，通常由用户通过 Ctrl+C 组合键发送，用于中断一个进程。
• SIGQUIT (3) : 退出信号，通常由用户通过 Ctrl+\ 组合键发送，用于退出一个进程，并生成核心转储。
• SIGILL (4) : 非法指令信号，表示进程试图执行非法指令。
• SIGABRT (6) : 中止信号，通常由调用 abort() 函数产生，用于异常终止一个进程。
• SIGFPE (8) : 浮点异常信号，表示进程发生算术错误，如除以零。
• SIGKILL (9) : 杀死信号，强制终止进程，无法被捕获或忽略。
• SIGSEGV (11) : 段错误信号，表示进程试图访问未分配的内存。
• SIGPIPE (13) : 管道破裂信号，表示进程写入一个没有读取端的管道。
• SIGALRM (14) : 定时器信号，由 alarm() 函数产生，用于定时通知进程。
• SIGTERM (15) : 终止信号，通常用于请求进程优雅地终止。
• SIGUSR1 (10) 和 SIGUSR2 (12) : 用户自定义信号，供用户和应用程序自行定义用途。
• SIGCHLD (17) : 子进程状态改变信号，当子进程终止或停止时，父进程会收到此信号。
• SIGCONT (18) : 继续执行信号,用于恢复暂停的进程。
• SIGSTOP (19) : 暂停信号，停止进程的执行，无法被捕获或忽略。
• SIGTSTP (20) : 终端停止信号，通常由用户通过 Ctrl+Z 组合键发送，用于暂停进程。
• SIGTTIN (21) 和 SIGTTOU (22) : 后台进程试图从终端读取或写入数据时发送的信号。

2. Go应用侦听SIGINT、SIGTERM信号实现优雅退出

有进程终止效果的常用信号有三个：SIGINT、 SIGKILL、SIGTERM, 其中SIGKILL（kill -9） 无法被应用捕获或忽略。

一般应用捕获SIGINT(interrupt中断)、SIGTERM（terminate终止）信号就可在终止之前注入行为。

golang提供signal包来监听收到的进程间通信信号。

针对长时间运行的程序，新开协程，持续监听信号，并插入优雅关闭的代码。

    c := make(chan os.Signal)
    signal.Notify(c, syscall.SIGTERM, syscall.SIGINT)
    go func() {
      select  {
       case sig:= <-c: {
        log.Infof("Got %s signal. Aborting...\n", sig)
        eCli.Close()    // 利用 etcd election sdk主动卸任
        os.Exit(1)    
       }
      }
     }()

3. 利用SIGSTOP信号模拟进程阻塞

SIGSTOP：暂停进程， 这意味着进程挂起，直到收到SIGCONT信号（continue）才能继续运行。

Q: 进程暂停是什么状态？

1> .收到SIGSTOP信号， 进程会停止运行， 不会执行任何代码，直到被显式恢复； 2>. 不可忽略，这意味着进程收到信号，无法自行决定如何响应，操作系统会直接暂停它； 3>. 资源保持， 虽然被暂停，但依然保留所有系统资源（内存、文件描述符）， 这不像进程终止，会释放所有资源。

client===> A===>B, 模拟进程B阻塞:

1>. 对进程B执行kill -STOP {pid}  暂停进程

2>. time curl  192.168.8.88/test/timeoutAPI 输出：

 0.01s user 0.01s system 0% cpu 10.168 total
// 这意味着进程A请求B的超时时间是10s

4. Nginx使用SIGHUP信号实现热更新

上面的STOP信号是纯正的暂停信号，进程无法拒绝；

HangUp信号最初用于终端断开时通知应用进程， 默认行为是终止进程；

由于HUP信号可被应用捕获，在现代应用中，HUP信号常用于通知守护进程重新加载其配置文件。

Nginx master进程重写了HUP信号默认终止进程的逻辑，自定义了处理逻辑，实现了配置的热更新。

btw, 在机器与内master进程直接交互， 不是特别便利；

nginx  0.8版本之后，给出了一系列命令行参数， nginx -s reload这个命令会启动一个nginx前台进程，自动定位master进程，向master进程发送HUP信号。

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