kill 命令與 signal handler

kill 不只是「殺掉」#

kill(1) 命令名字會誤導人。它真正的功能是「發送 signal」，殺掉只是其中一種行為（對應 SIGKILL 或 SIGTERM）。kill 也能用來 reload（SIGHUP）、暫停（SIGSTOP）、自訂通知（SIGUSR1）。

kill -l                  # 列出所有 signal 名稱
kill -TERM 1234          # 對 PID 1234 發 SIGTERM
kill -15 1234            # 同上，數字形式
kill -KILL 1234          # 強制終止
kill -9 1234             # 同上
kill -HUP $(pgrep nginx) # 對 nginx 發 reload
kill -0 1234             # 不發 signal，只檢查 PID 是否存在 / 是否有權限

預設不指定 signal 時送 SIGTERM
負數 PID 表示 process group：kill -TERM -1234
kill -0 是常見的「健康檢查」技巧

kill、killall、pkill 三兄弟#

kill：對特定 PID 發 signal
killall：依「執行檔名」批次發送
pkill：依 pattern 批次發送，與 pgrep 對偶

killall nginx
pkill -TERM -f 'python app.py'
pgrep -f 'python app.py'

killall 在不同 OS 行為不一樣。Solaris 上 killall 是「殺掉所有 process」，差點把機器送走。Linux 上是按名字，但仍要小心。

Signal Handler 的標準寫法（C）#

C 程式裝 signal handler 推薦用 sigaction(2)，不要用 signal(2)。後者語意不一致，跨平台行為差異大。

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

static volatile sig_atomic_t got_term = 0;

static void on_term(int sig) {
    got_term = 1;
}

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

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

    while (!got_term) {
        pause();   /* 等任意 signal */
    }
    write(1, "graceful exit\n", 14);
    return 0;
}

幾個關鍵點：

用 sig_atomic_t 與 volatile 標示在 handler 與 main 之間共享的旗標
Handler 內只能呼叫 async-signal-safe 函式（man 7 signal-safety 有完整清單）
SA_RESTART 讓被中斷的系統呼叫自動重試，避免到處檢查 EINTR

在 Handler 裡能做什麼、不能做什麼#

Signal handler 是非同步打斷程式碼，限制比一般函式嚴格得多。

可：write(2)、_exit(2)、原子變數操作、kill(2) 自己
不可：printf、malloc、絕大多數 stdio、pthread_mutex_lock

實務上常見模式：

Handler 只設一個旗標
Main loop 檢查旗標，做真正的清理工作

Signal Mask 與 Pending Signal#

Process 可以暫時 block 某些 signal，被 block 的 signal 進入 pending 集合，解除 block 後一次送達（同種 signal 只保留一次，real-time signal 例外）。

用 sigprocmask(2) 操作 mask
用 sigpending(2) 查 pending 集合
多執行緒程式應該用 pthread_sigmask(3)

寫 server 時典型做法：在主執行緒 block 所有 signal，開一條 dedicated thread 用 sigwait(3) 同步取出處理。這樣完全避開 async-signal-safety 的限制。

SIGCHLD 與 Reap#

SIGCHLD 是 child 狀態改變時送來的訊號。在 init 或會 fork 的程式中，必須處理。

static void on_sigchld(int sig) {
    int saved = errno;
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0) { /* reap */ }
    errno = saved;
}

用 WNOHANG 才不會卡住
Loop 是必須的，因為多個 child 同時結束時 SIGCHLD 會被合併成一次

Shell 層級：trap#

不寫 C 也能裝 handler，shell 的 trap 就是 shell 等級的 signal handler。

#!/bin/bash
cleanup() {
    echo cleaning up
    kill -TERM "$child" 2>/dev/null
    wait "$child"
}
trap cleanup TERM INT

./long-running &
child=$!
wait "$child"

這個 pattern 對 shell entrypoint 很有用，能把 SIGTERM 從 shell 轉發給真正的工作 process。