信號
一、基本概念
進程間常用的通信手段，如kill掉一個worker進程，master進程就會立即啓動一個新的worker進程，信號用來通知某一個進程發生了某個事情（突發事情），所以進程不知道什麼時候收到信號，也就是說信號是異步發生的，也被稱爲軟件中斷。
【信號如何產生】
- 某個進程發給另一個進程或發給自己
- 由內核（操作系統）發送給某個進程（ctrl+c 或 kill 或 內存訪問異常 或 除以0）
信號名字：以SIG開頭，如SIGHUP（終端斷開信號），也就是一些數字（正整數常量，系統頭文件中的宏）。
二、kill
kill其實是給進程發信號，能發多種信號，而不只是殺死進程的意思！
單純的kill，其實是給進程發送了SIGTERM信號（終止信號），也就是kill -15 PID。
【常用數字】（很多信號的缺省動作都是殺掉進程）
1 SIGHUP
2 SIGINT（類似ctrl+c）
9 無視代碼，直接kill
18 SIGCONT 使暫停的進程繼續（運行在後臺）
19 SIGSTOP 停止進程但後臺還在
20 SIGSTP 終端停止但後臺還在（類似ctrl+z）
三、某個信號出現時，3種方式處理：
- 執行系統默認動作（絕大多數信號是殺進程）；
- 忽略此信號（無法忽略SIGKILL和SIGSTOP，也就是-9和-19）；
- 捕捉該信號（加入處理信號的函數）
四、Unix/Linux操作系統體系結構
類unix操作系統體系結構分爲2個狀態：用戶態和內核態
寫的程序不是運行在用戶態就是內核態，一般在用戶態；當程序要執行特殊代碼時，會自動切換到內核態（無需人爲介入）。
a）os（內核）：控制硬件資源，提供應用程序運行環境
b）系統調用：就是一些系統函數
c）shell：bash（borne again shell）是shell的一種，linux上默認採用bash這種shell，bash是一個可執行程序，充當命令解釋器的作用，也就是把用戶輸入的命令翻譯給os。whereis bash，/bin/bash可以在bash裏運行一個bash，exit可以退出當前bash！
d）用戶態和內核態的切換（根據需要自動切換）
用戶態權限小，內核態權限大！
【爲什麼區分？】
- 一般情況下運行在用戶態，權限小，不至於危害到其他部分；
- 危害部分操作系統會進行統一管理，系統提供的這些接口就是爲了減少有限資源的訪問和使用上的衝突。
【什麼時候切換到內核態？】
- 系統調用：如malloc()，printf()；
- 異常事件：比如來了個信號，在內核態中調用信號處理函數；
- 外圍設備中斷：導致程序處理流程從用戶態跳到內核態。
五、signal函數範例（捕捉信號）
if(signal(SIGUSR1,sig_usr) == SIG_ERR)
//系統函數，參數1：是個信號，參數2：是個函數指針，代表一個針對該信號的捕捉處理函數
{
printf("無法捕捉SIGUSR1信號!\n");
}
這樣當kill -USR1 pid時，該進程會調用sig_usr這個信號處理函數：
void sig_usr(int signo)
{
if(signo == SIGUSR1)
{
printf("收到了SIGUSR1信號!\n");
}
else
{
printf("收到了未捕捉的信號%d!\n",signo);
}
}
【問題】如果有一個全局變量，在main中和在信號處理函數中都調用，此時來了信號，先去執行了信號處理函數而改變了此值，就會影響該值在main中的計算結果？
可重入函數：所謂的可重入函數，就是我們在信號處理函數中調用它是安全的。
不可重入函數如：malloc、printf、給全局變量賦值的函數等。
在寫信號處理函數的時候，要注意的事項：
a）在信號處理函數中，儘量使用簡單的語句做簡單的事情，儘量不要調用系統函數以免引起麻煩；
b）如果必須要在信號處理函數中調用一些系統函數，那麼要保證在信號處理函數中調用的系統函數一定要是可重入的（有個表）；
c）如果必須要在信號處理函數中調用那些可能修改errno值（出現一些錯誤系統的返回值）的可重入的系統函數，那麼就得事先備份errno值，從信號處理函數返回之前，將errno值恢復。
信號處理函數中一定一定一定要用可重入函數！
signal因爲兼容性和可靠性等一些歷史問題，不建議使用，用sigaction()函數代替！
進程
一、終端關閉時如何讓進程不退出
方法一：nginx進程攔截SIGHUP信號，告訴OS不要動
（1）用nohup啓動nginx，忽略SIGHUP信號，而且屏幕輸出重定位到當前目錄的nohup.out中；
nohup ./nginx
（2）代碼中加入如下內容以忽略SIGHUP信號。
signal(SIGHUP,SIG_IGN);
此時關掉終端，父死子活，nginx的PPID爲1，TT爲？，變爲孤兒進程！
方法二：nginx進程和bash進程不在同一個session（其實就是創建了一個守護進程！）
（1）用setsid啓動nginx；
setsid ./nginx
（2）代碼中如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *const *argv)
{
pid_t pid;
pid = fork();
if(pid < 0)
{
printf("fork()進程出錯！\n");
}
else if(pid == 0)
{
printf("子進程開始執行！\n");
setsid(); //新建立一個不同的session,但是進程組組長調用setsid()是無效的
for(;;)
{
sleep(1); //休息1秒
printf("子進程休息1秒\n");
}
return 0;
}
else
{
//父進程會走到這裏
for(;;)
{
sleep(1); //休息1秒
printf("父進程休息1秒\n");
}
return 0;
}
return 0;
}
二、後臺運行：在後面加 &
./nginx &
後臺運行能正常操作，如ls，cd等都可以顯示信息，所以ctrl+c也是不能終止進程的，只能fg切換到前臺在ctrl+c，當然前臺ls，cd等命令是沒有效果的。
關閉終端，進程停止，這不取決於進程在前臺還是後臺運行。
三、fork
1、fork概念
進程：一個可執行程序，執行起來就是一個進程，再執行起來一次又是一個進程（多個進程可以共享同一個可執行文件）。
其他解釋：程序執行的一個實例，用fork創建一個子進程，相當於創建含有相同一段的兩條執行通路。
fork()之後，是父進程fork()之後的代碼先執行還是子進程fork()之後的代碼先執行是不一定的，這個跟內核調度算法有關！
【問題】kill子進程，觀察父進程收到什麼信號？
【回答】用strace，父進程收到來自子進程的SIGCHLD信號，子進程隨後變爲殭屍進程，STAT爲Z+。殭屍進程佔用資源的，至少佔用pid號，系統中是有限制的，所以開發者要杜絕殭屍進程的存在！
2、殭屍進程的產生和解決
1）產生
在Unix系統中，子死（可能是被kill也可能只是結束了）父活，但父沒有調用(wait/waitpid)函數來進行額外的處置，子進程就會變成一個殭屍進程；
※ 殭屍進程已經被終止，不幹活了，但還沒有被內核丟棄，因爲內核認爲父進程可能還用子進程的一些信息。
2）解決
- 重啓電腦；
- 手工地把殭屍進程的父進程kill掉，殭屍進程就會自動消失；
- SIGCHLD信號：一個進程被終止或者停止時，這個信號會被子進程發送給父進程；所以，對於源碼中有fork()行爲的進程，我們應該攔截並處理SIGCHLD信號。
//寫在父進程的一個死循環中！
pid_t pid = waitpid(-1,&status,WNOHANG);
//第一個參數爲-1，表示等待任何子進程
//第二個參數：保存子進程的狀態信息
//第三個參數：提供額外選項，WNOHANG表示不要阻塞，讓這個waitpid()立即返回
if(pid == 0)
//子進程沒結束，可能休息一秒再進入下次循環
continue;
if(pid == -1)
//這表示這個waitpid調用有錯誤，立即返回
return;
//走到這裏，表示子進程結束了，直接return
return;
3、fork函數的進一步認識（寫時複製機制）
fork()產生新進程的速度非常快，fork()產生的新進程並不複製原進程的內存空間，而是和原進程（父進程)一起共享一個內存空間，但這個內存空間的特性是“寫時複製”，也就是說：原來的進程和fork()出來的子進程可以同時、自由的讀取內存，但如果子進程（父進程）對內存進行修改的話，那麼這個內存就會複製一份給該其他進程單獨使用，以免影響到共享這個內存空間的其他進程使用。
如果有一個全局變量g_mygbltest，而且某個進程中對該值有改變動作，會導致父子進程內存分開（寫時複製機制），所以即使是全局變量，兩個g_mygbltest的值也是不同的（因爲是在不同的進程中）。
4、fork()回返回兩次
父進程中返回一次，子進程中返回一次。而且，fork()在父進程中返回的值和在子進程中返回的值是不同的，子進程的fork()返回值是0，父進程的fork()返回值是新建立的子進程的ID（所以返回pid是大於0的）。
5、fork失敗的可能性
也就是超過這些量fork進程會失敗！
- 系統中進程太多：缺省情況最大的pid爲32767；
- 每個用戶有個允許開啓的進程總數：sysconf(_SC_CHILD_MAX)查看，大約7788。
四、守護進程
1、回顧
- 進程有對應的終端，如果終端退出，那麼對應的進程也就消失了，它的父進程是一個bash；
- 終端被佔住了，輸入各種命令這個終端都沒有反應。
2、基本概念
一種長期運行的進程，這種進程在後臺運行，並且不跟任何的控制終端關聯。
【基本特點】
a）生存期長（不是必須，但一般這樣做），一般是操作系統啓動的時候他就啓動，操作系統關閉的時候它才關閉；
b）守護進程跟終端無關聯，也就是說他們沒有控制終端，所以你控制終端退出，也不會導致守護進程退出；
c）守護進程是在後臺運行，不會佔着終端，終端可以執行其他命令。
linux操作系統本身是有很多的守護進程在默默的運行，維持着系統的日常活動。大概30-50個。
a）ppid = 0：內核進程，跟隨系統啓動而啓動，聲明週期貫穿整個系統；
b）CMD列名字帶[ ]這種，叫內核守護進程；
c）老祖init：也是系統守護進程，它負責啓動各運行層次特定的系統服務；所以很多進程的PPID是init，而且這個init也負責收養孤兒進程；
d）CMD列中名字不帶[ ]的普通守護進程（用戶級守護進程）
【共同點總結】
- 大多數守護進程都是以超級用戶特權運行的
- 守護進程沒有控制終端，TT這列顯示?
- 內核守護進程以無控制終端方式啓動
- 普通守護進程可能是守護進程調用了setsid的結果（無控制端）
3、守護進程編寫規則
a）調用umask(0)：umask是個函數，用來限制（屏蔽）一些文件權限的。
b）fork()一個子進程（脫離終端）出來，然後父進程退出（把終端空出來，不讓終端卡住），固定套路。fork()的目的是想成功調用setsid()來建立新會話，目的是子進程有單獨的sid（因爲進程組組長沒法setsid），這樣，子進程成爲了一個新進程組的組長進程，子進程也不關聯任何終端了。
c）守護進程雖然可以通過終端啓動，但是和終端不掛鉤。守護進程是在後臺運行，它不應該從鍵盤上接收任何東西，也不應該把輸出結果打印到屏幕或者終端上來。一般按照江湖規矩，我們要把守護進程的標準輸入和標準輸出重定向到空設備（黑洞，/dev/null），從而確保守護進程不從鍵盤接收任何東西，也不把輸出結果打印到屏幕。
d）守護進程可以用命令啓動，如果想開機啓動，則需要藉助系統初始化腳本來啓動。
4、守護進程不會受到的信號
1）SIGHUP信號：守護進程不會收到來自內核的 SIGHUP 信號，潛臺詞就是如果守護進程收到了 SIGHUP 信號，那麼肯定是另外的進程發給來的（SIGHUP是Session Leader發給其他進程的，守護進程不關聯終端，所以不會受到）。
很多守護進程把這個信號作爲通知信號，表示配置文件已經發生改動，守護進程應該重新讀入其配置文件。
如在nginx中，就是用SIGHUP信號來通知會話首進程（master）配置文件有變動，需要重啓4個worker進程。
sudo ./nginx -s reload //執行這行後，重啓4個worker進程
等價於
sudo kill -1 master進程號
2）SIGINT、SIGWINCH信號
守護進程不會收到來自內核的 SIGINT（ctrl+c)，SIGWINCH（終端窗口大小改變）信號，所以可以拿來自己用。
5、守護進程和後臺進程的區別
- 守護進程和終端不掛鉤，後臺進程能往終端上輸出東西（如 printf 照樣打印，是和終端掛鉤的）；
- 守護進程關閉終端時不受影響，後臺進程會隨着終端的退出而退出。
參考網易雲課堂@KuangXiang，自學用，侵刪！