第 08 章：信号

这是《Linux 零基础实战指南》的独立章节版。本章从概念、实操和生产排查三个视角展开，代码块保留了原书可直接运行的版本。 信号是 Linux 向进程传递异步事件的机制。优雅停机、配置重载、故障转储、脚本中断，都依赖信号。理解信号的发送、阻塞、默认行为和继承规则，才能设计可靠的服务生命周期。

8.1 信号是什么

kill / kernel / terminal
        |
        v
     signal
        |
        v
target process
        |
        +-- default action
        +-- ignore
        +-- custom handler

查看信号：

kill -l
man 7 signal

常用信号：

8.2 发送信号

按 PID：

kill <pid>
kill -TERM <pid>
kill -15 <pid>
kill -KILL <pid>

按名称或命令行：

pkill -TERM nginx
pkill -TERM -f 'java -jar order.jar'
killall -TERM nginx

给进程组发送：

kill -TERM -<pgid>

负号表示进程组 ID。使用前必须确认范围，避免误杀其他服务。

查看进程组：

ps -eo pid,pgid,sid,stat,cmd
ps -o pid,pgid,sid,cmd -p <pid>

8.3 默认行为与处理

进程可以选择：

1. 执行默认动作
2. 忽略信号
3. 捕获信号并执行处理函数

SIGKILL 和 SIGSTOP 不能被捕获、阻塞或忽略，这是内核保底能力。

C 示例：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

volatile sig_atomic_t running = 1;

void handle_term(int signo) {
    running = 0;
}

int main(void) {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = handle_term;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    if (sigaction(SIGTERM, &sa, NULL) != 0) {
        perror("sigaction");
        return 1;
    }

    while (running) {
        pause();
    }

    puts("graceful shutdown");
    return 0;
}

信号处理函数中应尽量避免调用非异步信号安全函数。复杂清理应设置标志，由主循环处理。

8.4 优雅停机

理想流程：

1. 负载均衡摘除实例
2. 停止接收新请求
3. 发送 SIGTERM
4. 等待存量请求完成
5. 关闭资源：连接、文件、锁、队列
6. 输出退出原因
7. 超时后由编排系统 SIGKILL

Nginx：

sudo nginx -s reload
sudo nginx -s quit

reload 通常重读配置并平滑拉起 worker，quit 通常等待请求结束后退出。具体行为以当前版本文档为准。

systemd 停止：

sudo systemctl stop app
sudo systemctl kill -s SIGTERM app

超时配置：

[Service]
TimeoutStopSec=30s
KillSignal=SIGTERM
KillMode=mixed

8.5 SIGPIPE 问题

进程向已关闭的管道或 socket 写数据时可能收到 SIGPIPE。很多网络服务会忽略 SIGPIPE，并在写调用处处理 EPIPE 错误。

处理原则：

1. 不要让连接关闭直接杀死服务；
2. 写失败要记录上下文；
3. 关闭对应连接；
4. 不掩盖真实 bug；
5. 按语言和框架的推荐方式处理。

Java 中对已关闭 socket 的异常处理与 C 不同，应结合具体运行时分析。

8.6 Core Dump

Core dump 是进程异常退出时的内存镜像，用于定位崩溃。

查看限制：

ulimit -c
cat /proc/sys/kernel/core_pattern

临时开启：

ulimit -c unlimited

core 文件路径由 core_pattern 控制，可能由 systemd-coredump、apport 或 abrt 接管，发行版差异较大。

systemd：

coredumpctl list
coredumpctl info <pid>
coredumpctl gdb <pid>

生产注意：

1. core 可能包含敏感数据；
2. 大内存进程文件很大；
3. 存储位置要有空间；
4. 需要保留二进制和符号；
5. 采集流程要受控。

8.7 信号与 Shell 脚本

捕获信号：

#!/usr/bin/env bash
set -euo pipefail

tmpfile=$(mktemp)
cleanup() {
  rm -f "$tmpfile"
}
trap cleanup EXIT INT TERM

echo data > "$tmpfile"
sleep 30

trap EXIT 会在脚本退出时执行。多个信号的处理顺序和脚本当前命令有关，退出前要保证清理逻辑幂等。

忽略 Ctrl+C：

trap '' INT

恢复默认：

trap - INT

关键任务不要随意忽略终止信号，应实现可中断的检查点。

8.8 信号常见问题

kill 没反应

ps -o pid,stat,cmd -p <pid>
cat /proc/<pid>/status | grep State
dmesg -T | tail -100

常见原因：

1. 进程处于 D 状态，等待 IO 返回；
2. 僵尸进程，等待父进程回收；
3. PID 1 实现特殊；
4. 命令拼写或目标错误；
5. 权限不足；
6. 内核或存储异常。

重载配置无效

nginx -t
sudo systemctl reload nginx
journalctl -u nginx -n 100

检查：

1. 配置文件路径；
2. 是否 reload 到主进程；
3. 是否还有独立 worker 未退出；
4. 配置是否实际命中当前 server 块；
5. 是否需要重启而非 reload。

容器停止很慢

SIGTERM 未被应用处理
  -> 编排等待 termination grace period
     -> 超时后 SIGKILL

检查应用是否监听 SIGTERM，以及入口脚本是否会转发信号。

本章小结

信号是进程生命周期控制的基础。生产服务要正确处理 SIGTERM，实现摘流、停止接流、处理存量请求和释放资源。SIGKILL 是保底手段，不是日常操作。Core dump 有助于崩溃定位，但必须治理大小、安全和留存。

思考题

1. 为什么 SIGKILL 不能被捕获？
2. 设计一个 Java 服务的优雅停机流程。
3. KillMode=control-group 和 mixed 有什么差异？
4. 哪些信号适合用于重载配置？
5. 脚本中如何保证临时文件被清理？