linux下的trap命令和SIGHUP信号量详解

时间：2010-10-26 来源：zonian

用户是银行的前置机，.bash_profile中有一行trap 1 2 3，问我对系统有何影响。所以查了一些资料

转自http://www.linuxfly.org/post/404/

trap命令用于指定在接收到信号后将要采取的动作。常见的用途是在脚本程序被中断时完成清理工作。不过，这次我遇到它，是因为客户有个需求：从终端访问服务器的用户，其登陆服务器后会自动运行某个命令，例如打开应用（命令写在.bashrc等文件中），最后退出，并断开连接；期间是不能允许其使用Ctrl+C等中断退出应用，而回到Shell环境，否则可能会带来安全问题。
当然，解决的方式有很多，如在应用中屏蔽中断信号、使用chroot方式访问等。但这些方法都有一些限制，如需要修改应用，让telnet等支持chroot方式（ssh可支持chroot）等。而使用trap也是一种比较好的解决方法。

一、关于信号
历史上，shell总是用数字来代表信号，而新的脚本程序应该使用信号的名字，它们保存在用#include命令包含进来的signal.h头文件中，在使用信号名时需要省略SIG前缀。
kill和trap等都可以看到信号编号及其关联的名称。“信号”是指那些被异步发送到一个程序的事件。默认情况下，它们通常会终止一个程序的运行。

引用 # trap -l
1) SIGHUP       2) SIGINT       3) SIGQUIT      4) SIGILL
5) SIGTRAP      6) SIGABRT      7) SIGBUS       8) SIGFPE
9) SIGKILL     10) SIGUSR1     11) SIGSEGV     12) SIGUSR2
13) SIGPIPE     14) SIGALRM     15) SIGTERM     17) SIGCHLD
18) SIGCONT     19) SIGSTOP     20) SIGTSTP     21) SIGTTIN
22) SIGTTOU     23) SIGURG      24) SIGXCPU     25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM   27) SIGPROF     28) SIGWINCH    29) SIGIO
30) SIGPWR      31) SIGSYS      34) SIGRTMIN    35) SIGRTMIN+1
36) SIGRTMIN+2  37) SIGRTMIN+3  38) SIGRTMIN+4  39) SIGRTMIN+5
40) SIGRTMIN+6  41) SIGRTMIN+7  42) SIGRTMIN+8  43) SIGRTMIN+9
44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12 47) SIGRTMIN+13
48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13
52) SIGRTMAX-12 53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9
56) SIGRTMAX-8  57) SIGRTMAX-7  58) SIGRTMAX-6  59) SIGRTMAX-5
60) SIGRTMAX-4  61) SIGRTMAX-3  62) SIGRTMAX-2  63) SIGRTMAX-1
64) SIGRTMAX
附录中有个说明文档。

二、trap 的使用
1、运行格式
trap命令的参数分为两部分，前一部分是接收到指定信号时将要采取的行动，后一部分是要处理的信号名。

trap command signal
它有三种形式分别对应三种不同的信号回应方式。
第一种：

trap "commands" signal-list
当脚本收到signal-list清单内列出的信号时，trap命令执行双引号中的命令。
第二种：

trap signal-list
trap不指定任何命令，接受信号的默认操作，默认操作是结束进程的运行。
第三种：

trap " " signal-list
trap命令指定一个空命令串，允许忽视信号，我们用到的就是这一种。
※ 请记住，脚本程序通常是以从上到下的顺序解释执行的，所以必须在你想保护的那部分代码以前指定trap命令。

2、测试
按照用户的要求，我们需要屏蔽的是HUP INT QUIT TSTP几个信号。所以，可以运行：

# trap "" HUP INT QUIT TSTP
这个时候，可以试试打开一个持续的命令，然后中断其运行，例如：

# tail -f /var/log/messages
接着，试试用Ctrl+C 或 Ctrl+\ 来中断试试，会程序是不会退出的。

3、恢复信号
如果想恢复的话，可以用Ctrl+Z把程序放到后台，然后运行：

# trap : HUP INT QUIT TSTP
然后，用ps -ef看看其PID号，bg 1让程序继续运行，最后用kill 杀掉即可。

4、其他
您也可以试试运行：

# trap "echo 'Hello World' " HUP INT QUIT TSTP
这样，当您运行Ctrl+C 等中断时，会自动运行echo命令，结果就是现实Hello World字符串：
引用 # tail -f /var/log/messages
May 18 16:57:54 192.168.228.153 dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.228.221 from 00:1d:72:92:d4:68 via eth0
May 18 16:57:54 192.168.228.153 dhcpd: DHCPACK on 192.168.228.221 to 00:1d:72:92:d4:68 via eth0

[root@mail ~]# Hello World
※ 注意，这方式并不能屏蔽中断，敲入Ctrl+C 等信息后，仍以默认行为动作的，也就是退出程序，仅会再运行一个额外的命令而已。

三、附录
1、中断按键
不同的终端类型、Shell版本其中断的按键是不同的，甚至还可以自定义，这可通过stty命令查询：
引用 # stty -a
speed 38400 baud; rows 30; columns 111; line = 0;
intr = ^C; quit = ^\; erase = ^?; kill = ^U; eof = ^D; eol = ; eol2 = ; start = ^Q; stop = ^S;
susp = ^Z; rprnt = ^R; werase = ^W; lnext = ^V; flush = ^O; min = 1; time = 0;
-parenb -parodd cs8 -hupcl -cstopb cread -clocal -crtscts
-ignbrk -brkint -ignpar -parmrk -inpck -istrip -inlcr -igncr icrnl ixon -ixoff -iuclc -ixany -imaxbel
opost -olcuc -ocrnl onlcr -onocr -onlret -ofill -ofdel nl0 cr0 tab0 bs0 vt0 ff0
isig icanon iexten echo echoe echok -echonl -noflsh -xcase -tostop -echoprt echoctl echoke
^就是Ctrl的缩写。

2、信号详情
引用名称      默认动作            说明
SIGHUP      终止进程      终端线路挂断
SIGINT    终止进程      中断进程
SIGQUIT   建立CORE文件  终止进程，并且生成core文件
SIGILL    建立CORE文件        非法指令
SIGTRAP   建立CORE文件        跟踪自陷
SIGBUS    建立CORE文件        总线错误
SIGSEGV   建立CORE文件        段非法错误
SIGFPE    建立CORE文件        浮点异常
SIGIOT    建立CORE文件        执行I/O自陷
SIGKILL   终止进程      杀死进程
SIGPIPE   终止进程      向一个没有读进程的管道写数据
SIGALARM  终止进程      计时器到时
SIGTERM   终止进程      软件终止信号
SIGSTOP   停止进程      非终端来的停止信号
SIGTSTP   停止进程      终端来的停止信号
SIGCONT   忽略信号      继续执行一个停止的进程
SIGURG    忽略信号      I/O紧急信号
SIGIO     忽略信号      描述符上可以进行I/O
SIGCHLD   忽略信号      当子进程停止或退出时通知父进程
SIGTTOU   停止进程      后台进程写终端
SIGTTIN   停止进程      后台进程读终端
SIGXGPU   终止进程      CPU时限超时
SIGXFSZ   终止进程      文件长度过长
SIGWINCH  忽略信号      窗口大小发生变化
SIGPROF   终止进程      统计分布图用计时器到时
SIGUSR1   终止进程      用户定义信号1
SIGUSR2   终止进程      用户定义信号2
SIGVTALRM 终止进程      虚拟计时器到时

1) SIGHUP 本信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出, 通常是在终端的控制进程结束时, 通知同一session内的各个作业, 这时它们与控制终端不再关联. 　　
2) SIGINT 程序终止(interrupt)信号, 在用户键入INTR字符(通常是Ctrl-C)时发出　　
3) SIGQUIT 和SIGINT类似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-\)来控制. 进程在因收到SIGQUIT退出时会产生core文件, 在这个意义上类似于一个程序错误信号. 　　
4) SIGILL 执行了非法指令. 通常是因为可执行文件本身出现错误, 或者试图执行数据段. 堆栈溢出时也有可能产生这个信号. 　　
5) SIGTRAP 由断点指令或其它trap指令产生. 由debugger使用. 　　
6) SIGABRT 程序自己发现错误并调用abort时产生. 　　
7) SIGIOT 在PDP-11上由iot指令产生, 在其它机器上和SIGABRT一样. 　　
8) SIGBUS 非法地址, 包括内存地址对齐(alignment)出错. eg: 访问一个四个字长的整数, 但其地址不是4的倍数. 　　
9) SIGFPE 在发生致命的算术运算错误时发出. 不仅包括浮点运算错误, 还包括溢出及除数为0等其它所有的算术的错误. 　　
10) SIGKILL 用来立即结束程序的运行. 本信号不能被阻塞, 处理和忽略. 　　
11) SIGUSR1 留给用户使用　　
12) SIGSEGV 试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据. 　　
13) SIGUSR2 留给用户使用　　
14) SIGPIPE Broken pipe 　　
15) SIGALRM 时钟定时信号, 计算的是实际的时间或时钟时间. alarm函数使用该信号. 　　
16) SIGTERM 程序结束(terminate)信号, 与SIGKILL不同的是该信号可以被阻塞和处理. 通常用来要求程序自己正常退出. shell命令kill缺省产生这个信号. 　　
17) SIGCHLD 子进程结束时, 父进程会收到这个信号. 　　
18) SIGCONT 让一个停止(stopped)的进程继续执行. 本信号不能被阻塞. 可以用一个handler来让程序在由stopped状态变为继续执行时完成特定的工作. 例如, 重新显示提示符　　
19) SIGSTOP 停止(stopped)进程的执行. 注意它和terminate以及interrupt的区别: 该进程还未结束, 只是暂停执行. 本信号不能被阻塞, 处理或忽略. 　　
20) SIGTSTP 停止进程的运行, 但该信号可以被处理和忽略. 用户键入SUSP字符时(通常是Ctrl-Z)发出这个信号　　
21) SIGTTIN 当后台作业要从用户终端读数据时, 该作业中的所有进程会收到SIGTTIN信号. 缺省时这些进程会停止执行. 　　
22) SIGTTOU 类似于SIGTTIN, 但在写终端(或修改终端模式)时收到. 　　
23) SIGURG 有紧急数据或out-of-band数据到达socket时产生. 　　
24) SIGXCPU 超过CPU时间资源限制. 这个限制可以由getrlimit/setrlimit来读取/改变　　
25) SIGXFSZ 超过文件大小资源限制. 　　
26) SIGVTALRM 虚拟时钟信号. 类似于SIGALRM, 但是计算的是该进程占用的CPU时间. 　　
27) SIGPROF 类似于SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括该进程用的CPU时间以及系统调用的时间. 　　
28) SIGWINCH 窗口大小改变时发出. 　　
29) SIGIO 文件描述符准备就绪, 可以开始进行输入/输出操作. 　　
30) SIGPWR Power failure

对于2和3信号量好理解，屏蔽ctrl+c和ctrl+\。但是1信号量到底什么作用呢？

转自http://blog.csdn.net/cugxueyu/archive/2008/01/16/2046565.aspx

SIGHUP信号与控制终端
UNIX中进程组织结构为 session (会话)包含一个前台进程组及一个或多个后台进程组，一个进程组包含多个进程。一个session可能会有一个session首进程，而一个session首进程可能会有一个控制终端。一个进程组可能会有一个进程组首进程。进程组首进程的进程ID与该进程组ID相等。这儿是可能会有，在一定情况之下是没有的。与终端交互的进程是前台进程，否则便是后台进程。

SIGHUP会在以下3种情况下被发送给相应的进程：
  1、终端关闭时，该信号被发送到session首进程以及作为job提交的进程（即用 & 符号提交的进程）
  2、session首进程退出时，该信号被发送到该session中的前台进程组中的每一个进程
  3、若父进程退出导致进程组成为孤儿进程组，且该进程组中有进程处于停止状态（收到SIGSTOP或SIGTSTP信号），该信号会被发送到该进程组中的每一个进程。

系统对SIGHUP信号的默认处理是终止收到该信号的进程。所以若程序中没有捕捉该信号，当收到该信号时，进程就会退出。

下面观察几种因终端关闭导致进程退出的情况，在这儿进程退出是因为收到了SIGHUP信号。login shell是session首进程。

首先写一个测试程序，代码如下：
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
char **args;
void exithandle(int sig)
...{
       printf("%s : sighup received ",args[1]);
}
int main(int argc,char **argv)
...{
       args = argv;
       signal(SIGHUP,exithandle);
       pause();
       return 0;
}
程序中捕捉SIGHUP信号后打印一条信息，pause()使程序暂停。
编译后的执行文件为sigtest。

1、命令：sigtest front > tt.txt
   操作：关闭终端
   结果：tt.txt文件的内容为front : sighup received
   原因: sigtest是前台进程，终端关闭后，根据上面提到的第1种情况，login shell作为session首进程，会收到SIGHUP信号然后退出。根据第2种情况，sigtest作为前台进程，会收到login shell发出的SIGHUP信号。

2、命令：sigtest back > tt.txt &
      操作：关闭终端
      结果：tt.txt文件的内容为 back : sighup received
      原因: sigtest是提交的job，根据上面提到的第1种情况，sigtest会收到SIGHUP信号。

3、命令：写一个shell，内容为[sigtest &]，然后执行该shell
      操作：关闭终端
      结果：ps -ef | grep sigtest 会看到该进程还在，tt文件为空
      原因: 执行该shell时，sigtest作为job提交，然后该shell退出，致使sigtest变成了孤儿进程，不再是当前session的job了，因此sigtest即不是session首进程也不是job，不会收到SIGHUP。同时孤儿进程属于后台进程，因此login shell退出后不会发送SIGHUP给sigtest，因为它只将该信号发送给前台进程。第3条说过若进程组变成孤儿进程组的时候，若有进程处于停止状态，也会收到SIGHUP信号，但sigtest没有处于停止状态，所以不会收到SIGHUP信号。

4、命令：nohup sigtest > tt
      操作：关闭终端
      结果：tt文件为空
      原因: nohup可以防止进程收到SIGHUP信号

至此，我们就清楚了何种情况下终端关闭后进程会退出，何种情况下不会退出。

要想终端关闭后进程不退出有以下几种方法，均为通过shell的方式：
1、编写shell，内容如下
       trap "" SIGHUP #该句的作用是屏蔽SIGHUP信号，trap可以屏蔽很多信号
       sigtest
2、nohup sigtest 可以直接在命令行执行，
       若想做完该操作后继续别的操作，可以 nohup sigtest &
3、编写shell，内容如下
       sigtest &
       其实任何将进程变为孤儿进程的方式都可以，包括fork后父进程马上退出。