Go语言标准库学习之os/signal——使用Go语言管理信号

os/signal包实现了对输入信号的访问。这个包只有两个重要方法，这里向大家介绍一下，希望对你有帮助。

1. 信号的转发

Notify函数让signal包将输入信号转发到c。如果没有列出要传递的信号，会将所有输入信号传递到c；否则只传递列出的输入信号。

signal包不会为了向c发送信息而阻塞（就是说如果发送时c阻塞了，signal包会直接放弃）：调用者应该保证c有足够的缓存空间可以跟上期望的信号频率。对使用单一信号用于通知的通道，缓存为1就足够了。

可以使用同一通道多次调用Notify：每一次都会扩展该通道接收的信号集。唯一从信号集去除信号的方法是调用Stop。可以使用同一信号和不同通道多次调用Notify：每一个通道都会独立接收到该信号的一个拷贝。

func Notify(c chan<- os.Signal, sig ...os.Signal)

Example:

package main

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

func main() {
	// 初始化一个os.Signal类型的channel
	// 我们必须使用缓冲通道，否则在信号发送时如果还没有准备好接收信号，就有丢失信号的风险。
	c := make(chan os.Signal, 1)
	// notify用于监听信号
	// 参数1表示接收信号的channel
	// 参数2及后面的表示要监听的信号
	// os.Interrupt 表示中断
	// os.Kill 杀死退出进程
	signal.Notify(c, os.Interrupt, os.Kill)
	// 阻塞直到接收到信息
	s := <-c
	fmt.Println("Got signal:", s)
}

Output:

$ go run main.go   // 注意：运行代码后按`Ctrl +C`发送信号结果为:
Got signal: interrupt

2. 停止转发信号

Stop函数让signal包停止向c转发信号。它会取消之前使用c调用的所有Notify的效果。当Stop返回后，会保证c不再接收到任何信号。

func Stop(c chan<- os.Signal)

Example:

package main

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

func main() {
	// 初始化一个os.Signal类型的channel
	// 我们必须使用缓冲通道，否则在信号发送时如果还没有准备好接收信号，就有丢失信号的风险。
	ch := make(chan os.Signal)
	// notify用于监听信号 默认是所有信号
	signal.Notify(ch)

	//停止向ch转发信号，ch将不再收到任何信号
	signal.Stop(ch)
	fmt.Println("signal.Stop")
	//ch将一直阻塞在这里，因为它将收不到任何信号
	//所以下面的exit输出也无法执行
	s := <-ch
	fmt.Println("Got signal:", s)
}

Output:

$ go run main.go
signal.Stop
exit status 2

3. 优雅的退出守护进程

我们先来了解一下Golang中的信号类型：

• 在POSIX.1-1990标准中定义的信号列表

信号值	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

• 在SUSv2和POSIX.1-2001标准中的信号列表:

信号	值	动作	说明
SIGTRAP	5	Core	Trap指令触发(如断点，在调试器中使用)
SIGBUS	0,7,10	Core	非法地址(内存地址对齐错误)
SIGPOLL		Term	Pollable event (Sys V). Synonym for SIGIO
SIGPROF	27,27,29	Term	性能时钟信号(包含系统调用时间和进程占用CPU的时间)
SIGSYS	12,31,12	Core	无效的系统调用(SVr4)
SIGURG	16,23,21	Ign	有紧急数据到达Socket(4.2BSD)
SIGVTALRM	26,26,28	Term	虚拟时钟信号(进程占用CPU的时间)(4.2BSD)
SIGXCPU	24,24,30	Core	超过CPU时间资源限制(4.2BSD)
SIGXFSZ	25,25,31	Core	超过文件大小资源限制(4.2BSD)

注意：需要特别说明的是，SIGKILL和SIGSTOP这两个信号既不能被应用程序捕获，也不能被操作系统阻塞或忽略。

通常我们在Linux系统中会使用kill命令来杀死进程，那其中的原理是什么呢？

1. kill pid 方式

   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。

2. kill -9 pid 方式

   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，无响应正常信号），就可以使用kill -9来结束进程。

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：

• 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。
• 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。

知道了这些，我们看一下下面的例子：

package main

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

// 优雅退出go守护进程
func main()  {
	//创建监听退出chan
	c := make(chan os.Signal)
	//监听指定信号 ctrl+c kill
	signal.Notify(c, syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT)
	go func() {
		for s := range c {
			switch s {
			case syscall.SIGHUP, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM, syscall.SIGQUIT:
				fmt.Println("退出", s)
				ExitFunc()
			default:
				fmt.Println("other", s)
			}
		}
	}()

	fmt.Println("进程启动...")
	sum := 0
	for {
		sum++
		fmt.Println("sum:", sum)
		time.Sleep(time.Second)
	}
}

func ExitFunc()  {
	fmt.Println("开始退出...")
	fmt.Println("执行清理...")
	fmt.Println("结束退出...")
	os.Exit(0)
}

测试一下：

$ go run main.go
进程启动...
sum: 1
sum: 2
sum: 3
退出 interrupt // Ctrl + C 
开始退出...
执行清理...
结束退出...