KILL 和 SIGPIPE

有朋友用 PHP 写了一个工具（limit.php），用来限制另一个进程的执行时间，代码如下：

<?php
declare(ticks = 1);

if ($argc<2) die("Wrong parameter\n");
$cmd = $argv[1];
$tl = isset($argv[2]) ? intval($argv[2]) : 3;

$pid = pcntl_fork();
if (-1 == $pid) {
    die('FORK_FAILED');
} elseif ($pid == 0) {
    exec($cmd);
    posix_kill(posix_getppid(), SIGALRM);
} else {
    pcntl_signal(SIGALRM, create_function('$signo',"die('EXECUTE_ENDED\n');"));
    sleep($tl);
    posix_kill($pid, SIGKILL);
    die("TIMEOUT_KILLED : $pid\n");
}

使用这个工具对 php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};' 做测试：

php limit.php "php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};'" 10

可以看到共有三个进程：

$ ps -u $USER -opid,ppid,pgid,command|grep whil[e]
21233 20858 21233 php limit.php php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};' 10
21234 21233 21233 php limit.php php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};' 10
21235 21234 21233 php -r while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};

其中:

PID 为 21233 的进程 (进程 A) 是第一个启动的进程
PID 为 21234 的进程 (进程 B) 是在 21233 中 fork 出来的子进程
PID 为 21235 的进程 (进程 C) 是 21234 中使用 exec fork 并替换的孙子进程

在 10 秒钟之后，进程 A 向 进程 B 发 KILL 信号，之后 A, B, C 3 个进程都退出了，符合对 limit.php 预想功能的期望。

但是，将上面 进程 C 稍微改动一下，移除输出语句：

php limit.php "php -r 'while(1){sleep(1);};'" 10

在 10 秒钟之后，进程 A 和 进程 B 退出，而 进程 C 仍然在继续运行：

$ ps -u $USER -opid,ppid,pgid,command|grep whil[e]
21372 20858 21372 php limit.php php -r 'while(1){sleep(1);};' 10
21373 21372 21372 php limit.php php -r 'while(1){sleep(1);};' 10
21374 21373 21372 php -r while(1){sleep(1);};
$ ps -u $USER -opid,ppid,pgid,command|grep whil[e]
21374     1 21372 php -r while(1){sleep(1);};

至此，疑问产生了，标准输出会影响 KILL 么？

而实际上，父进程退出之后，子进程作为孤儿进程继续运行，这才是 Linux 下预期的正常行为，那么在第一种情况下，进程 B 被杀死之后，进程 C (php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};') 为什么也退出了呢？

使用 strace 跟踪 php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};'：

$ php limit.php "strace -ftt -o limit.strace php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};'" 10
$ grep -C 2 Broken limit.strace
22558 17:26:13.606751 rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0
22558 17:26:13.606823 nanosleep({1, 0}, 0x7fffcbe00a60) = 0
22558 17:26:14.607080 write(1, "Linux", 5) = -1 EPIPE (Broken pipe)
22558 17:26:14.607186 --- SIGPIPE (Broken pipe) @ 0 (0) ---
22558 17:26:14.607321 close(2)          = 0
22558 17:26:14.607403 close(1)          = 0

可以看到 php -r 'while(1){sleep(1);echo PHP_OS;};' 在向标准输出写 Linux 时收到了 SIGPIPE 信号，它没有忽略或者处理 SIGPIPE 信号，于是就退出了。之所以会收到 SIGPIPE 信号，是因为随着它的父进程退出，它和父进程之间管道的读端被关闭了。因此，当有输出时进程看起来是被 KILL 掉了只是假象，歪打正着而已：

EPIPE  fd  is  connected  to  a  pipe  or  socket whose reading end is
       closed.  When  this  happens  the  writing  process  will  also
       receive  a  SIGPIPE  signal.   (Thus, the write return value is
       seen only if the program catches, blocks or ignores  this  sig‐
       nal.)

为了实现这里期望的行为：一个进程退出之后，它的子进程也随着退出，通常不能只是对单个的进程发 KILL 信号，而是要对整个进程组发 KILL 信号，仍然拿这个 PHP 脚本来做例子，则是需要在 fork 子进程之后，将子进程放进单独的进程组，之后向这个进程组发 KILL 信号：

<?php
declare(ticks = 1);

if ($argc<2) die("Wrong parameter\n");
$cmd = $argv[1];
$tl = isset($argv[2]) ? intval($argv[2]) : 3;

$pid = pcntl_fork();
if (-1 == $pid) {
    die('FORK_FAILED');
} elseif ($pid == 0) {
    // 创建新的进程组
    $_pid = posix_getpid();
    posix_setpgid($_pid, $_pid);
    exec($cmd);
    posix_kill(posix_getppid(), SIGALRM);
} else {
    pcntl_signal(SIGALRM, create_function('$signo',"die('EXECUTE_ENDED\n');"));
    sleep($tl);
    // 向整个进程组发 KILL 信号
    posix_kill(-$pid, SIGKILL);
    die("TIMEOUT_KILLED : $pid\n");
}

另外 Linux 平台也提供了父进程退出时通知子进程的机制，方法是子进程设置 pdeath_signal 属性，这样当父进程退出时，检查到子进程设置了 pdeath_signal，就向子进程发送预设的信号，下面的代码来自 kernel/exit.c:forget_original_parent:

list_for_each_entry_safe(p, n, &father->children, sibling) {
    struct task_struct *t = p;
    do {
        t->real_parent = reaper;
        if (t->parent == father) {
            BUG_ON(task_ptrace(t));
            t->parent = t->real_parent;
        }
        if (t->pdeath_signal)
            group_send_sig_info(t->pdeath_signal,
                        SEND_SIG_NOINFO, t);
    } while_each_thread(p, t);
    reparent_leader(father, p, &dead_children);
}

最后，这是一段演示如何使用这个通知机制来让子进程优雅退出的 Python 代码：

import os
import sys
import time
import signal

import prctl

pid = os.fork()
if pid == 0:
    def sig_handler(sig, frame):
        if sig == signal.SIGTERM:
            print 'exit'
            sys.exit(1)
    prctl.set_pdeathsig(signal.SIGTERM)
    signal.signal(signal.SIGTERM, sig_handler)
    while True:
        time.sleep(1)
else:
    while True:
        time.sleep(1)