Python和Signal

先簡單說一下Signal是啥.(如果想直接使用可以不看)

Signal翻譯過來中文就是信號- -
當然, 本身他就是Linux系統編程中非常重要的概念, 信號機制是進程之間傳遞消息的一種機制,

其全稱為軟中斷信號
作用是通知進程發生了異步事件。進程之間可以調用系統來傳遞信號, 本身內核也可以發送信號給進程, 告訴該進程發生了某個事件.

注意,信號只是用來通知某進程發生了什么事件,并不給該進程傳遞任何數據。

接收信號的進程對不同的信號有三種處理方法

  1. 指定處理函數
  2. 忽略
  3. 根據系統默認值處理, 大部分信號的默認處理是終止進程

然后就是一大段類型了..
Linux系統有兩大類信號

  1. POSIX標準的規則信號(regular signal 1-31編號)
  2. 實時信號(real-time signal 32-63)

規則信號

信號編號 名稱 默認動作 說明
1 SIGHUP 終止 終止控制終端或進程
2 SIGINT 終止 由鍵盤引起的終端(Ctrl-c)
3 SIGQUIT dump 控制終端發送給進程的信號, 鍵盤產生的退出(Ctrl-\),
4 GIGILL dusmp 非法指令引起
5 SIGTRAP dump debug中斷
6 SIGABRT/SIGIOT dump 異常中止
7 SIGBUS/SIGEMT dump 總線異常/EMT指令
8 SIGFPE dump 浮點運算溢出
9 SIGKILL 終止 強制殺死進程(大招, 進程不可捕獲)
10 SIGUSR1 終止 用戶信號, 進程可自定義用途
11 SIGSEGV dump 非法內存地址引起
12 SIGUSR2 終止 用戶信號, 進程可自定義用途
13 SIGPIPE 終止 向某個沒有讀取的管道中寫入數據
14 SIGALRM 終止 時鐘中斷(鬧鐘)
15 SIGTERM 終止 進程終止(進程可捕獲)
16 SIGSTKFLT 終止 協處理器棧錯誤
17 SIGCHLD 忽略 子進程退出或中斷
18 SIGCONT 繼續 如進程停止狀態則開始運行
19 SIGSTOP 停止 停止進程運行
20 SIGSTP 停止 鍵盤產生的停止
21 SIGTTIN 停止 后臺進程請求輸入
22 SIGTTOU 停止 后臺進程請求輸出
23 SIGURG 忽略 socket發送緊急情況
24 SIGXCPU dump CPU時間限制被打破
25 SIGXFSZ dump 文件大小限制被打破
26 SIGVTALRM 終止 虛擬定時時鐘
27 SIGPROF 終止 profile timer clock
28 SIGWINCH 忽略 窗口尺寸調整
29 SIGIO/SIGPOLL 終止 I/O可用
30 SIGPWR 終止 電源異常
31 SIGSYS/SYSUNUSED dump 系統調用異常

注意: 由于不同系統中同一個數值對應的信號類型不一樣, 所以最好使用信號名稱.
信號的數值越小, 優先級越高.

OK, 現在來說說Python中的處理

先列幾個常用的信號:

編號 信號名稱 說明
2 SIGINT 當按下鍵盤(Ctrl-c)組合鍵時進程就會收到這個信號
15 SIGTERM 當用戶輸入 kill sigterm pid. 對應的進程就會收到這個信號. 這個信號進程是可以捕獲并指定函數處理, 例如做一下程序清理等工作. 甚至忽視這個信號
9 SIGKILL 強制殺死進程, 這個信號進程無法忽視, 直接在系統層面把進程殺掉. 所以在Python中他的不能監聽的
14 SIGALRM 鬧鐘信號
去碼

先來一個例子

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

"""
    監聽了SIGINT信號, 當程序在運行的時候同時按下鍵盤 Ctrl+c 就會輸出
    收到信號 2 <frame object at 0x00000000021DD048>
    handler方法的兩個參數分別是 信號編號, 程序幀
"""

import sys
reload(sys)
sys.setdefaultencoding("utf-8")
import time
import os
import signal

receive_times = 0

def handler(signalnum, handler):
    global receive_times
    print u"收到信號", signalnum, frame, receive_times
    receive_times += 1
    if receive_times > 3:
        exit(0) # 自己走

def main():
    signal.signal(signal.SIGINT, handler) # Ctrl-c
    # time.sleep(10) # SIGINT 信號同樣能喚醒 time.sleep, 所以這里程序就會結束
    while True: # 改成 while 效果會好點
       pass

if __name__ == '__main__':
    main()

再看看SIGTERM的效果

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

"""
    當我們運行該程序時因為 while True 所以會持續的運行. 
    這里監聽的是 SIGTERM 信號, 所以當我們在終端輸入 kill pid (linux kill
    默認是發送SIGTERM)時, 
    程序就會輸出: 收到信號 15 <frame object at 0x7ff695738050> 0
    當超過3次時就強制把自己殺死.
    所以 SIGTERM 很適合用來做一些清理的工作
"""

import sys
reload(sys)
sys.setdefaultencoding("utf-8")
import time
import os
import signal

receive_times = 0

def handler(signalnum, frame):
    global receive_times
    print u"收到信號", signalnum, frame, receive_times
    receive_times += 1
    if receive_times > 3:
        exit(0) # 自己走

def main():
    print "pid:", os.getpid()
    signal.signal(signal.SIGTERM, handler)
    while True:
        pass

if __name__ == '__main__':
    main()

剛才我們說過SIGKILL不能被監聽.

signal.signal(signal.SIGKILL, handler) 
# 這里系統會直接跑錯 AttributeError: 'module' object has no attribute 'SIGKILL'

最后來一個實際運用的例子

在python2.x的版本, 線程有個bug, 在join的時候不能接收信號
詳解見:https://bugs.python.org/issue1167930
所以如果我們運行以下代碼

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

"""
    這里雖然我們監聽了 SIGINT 信號, 但是當我們按下Ctrl-c時程序并沒有任何輸出. 還是要等線程運行完成程序才退出.
"""

import sys
reload(sys)
sys.setdefaultencoding("utf-8")
import time
import os
import signal
import threading

receive_times = 0

def handler(signalnum, frame):
    global receive_times
    print u"收到信號", signalnum, frame, receive_times
    receive_times += 1
    if receive_times > 3:
        # os.kill(os.getpid(), signal.SIGTERM) # 我瘋起來連自己都殺
        exit(0)

def run():
    print "thread %s run:"%(threading.currentThread().getName())
    time.sleep(10)
    print "thread %s done"%(threading.currentThread().getName())

def main():
    print "pid:", os.getpid()
    signal.signal(signal.SIGINT, handler)

    thread_list = []
    for i in range(5):
        thread = threading.Thread(target = run)
        thread_list.append(thread)

    for thread in thread_list:
        thread.start()

    for thread in thread_list:
        thread.join()

    print "all thread done"

if __name__ == '__main__':
    main()

然后我們來改一下

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

"""
    在這里我們放棄了線程的join() 方法, 然后用 while True 的方式來代替, 然后在主進程判斷線程的存活狀態. 這樣既能持續的運行線程又能根據需求來隨時中斷
"""

import sys
reload(sys)
sys.setdefaultencoding("utf-8")
import time
import os
import signal
import threading

is_run_thread = True

def handler(signalnum, frame):
    print u"收到信號", signalnum, frame
    global is_run_thread
    is_run_thread = False # 停止運行線程

def run():
    print "thread %s run:"%(threading.currentThread().getName())
    while is_run_thread:
        # do something
        pass
    print "thread %s done"%(threading.currentThread().getName())

def main():
    print "pid:", os.getpid()
    signal.signal(signal.SIGINT, handler)

    thread_list = []
    for i in range(5):
        thread = threading.Thread(target = run)
        thread_list.append(thread)

    for thread in thread_list:
        thread.start()

   # 注意這里
    while True:
        for thread in thread_list:
            if thread.isAlive():
                break
        else:
            break

    # for thread in thread_list:
    #     thread.join()

    print "all thread done"

if __name__ == '__main__':
    main()

注意, 在wnidows系統中只能調用 SIGABRT, SIGFPE, SIGILL, SIGINT, SIGSEGV, or SIGTERM

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