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Linux 环境如何使用 kill 命令优雅停止 Java 服务

这是我参与8月更文挑战的第4天,活动详情查看:8月更文挑战

1 前言

我们在开发 Web 服务的时候,如果是使用外部 Tomcat 应用容器,那么启停服务可以直接使用 Tomcat 自带的脚本。但是现在大多数服务是使用 SpringBoot 框架开发,使用的是内嵌的 Tomcat / Jetty 应用容器,所以一般是我们自己使用命令或者编写脚本来启停服务。

对于停止运行中的服务,一般会使用两步骤。

首先使用 JDK 自带的 jps 命令或者 Linux ps(process status) 命令来查出服务进程 ID。

 [root@chenpi ~]# jps
 1618 Jps
 1573 jar
 [root@chenpi ~]# jps -l
 1573 kill-demo-1.0.0.jar
 1628 sun.tools.jps.Jps
 [root@chenpi ~]# 
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然后使用 linux kill 命令杀死特定的进程。

 kill -9 1573
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下面我们就来了解这个 kill 命令的用法以及开发中需要注意的事项。

2 kill 命令

kill() 是一个计算机编程语言函数,kill 函数可以向进程发送 signal()。在 Linux 里使用的 kill 命令,实际上是对 kill() 函数的一个包装。-- 来自百度百科的对 kill 命令的介绍。

简而言之,Linux kill 命令可以将指定的信号发送至程序,将指定程序终止。

查看 kill 命令的使用语法,直接在 Linux 服务上执行 kill 命令即可查看。

 [root@chenpi ~]# kill
 kill: usage: kill [-s sigspec | -n signum | -sigspec] pid | jobspec ... or kill -l [sigspec]
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对于可选参数 -s sigspec | -n signum | -sigspec,说明如下:

  • sigspec:信号声明
  • signum:信号编号

那么信号声明和信号编号有哪些呢?可以使用 kill -l 命令查看。

 [root@chenpi ~]# kill -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
 16) SIGSTKFLT   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
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Linux Signals 的信号声明和信号编号相应关系以及解释如下表格。

Signal NameNumberDescription
SIGHUP1Hangup (POSIX)
SIGINT2Terminal interrupt (ANSI)
SIGQUIT3Terminal quit (POSIX)
SIGILL4Illegal instruction (ANSI)
SIGTRAP5Trace trap (POSIX)
SIGIOT6IOT Trap (4.2 BSD)
SIGBUS7BUS error (4.2 BSD)
SIGFPE8Floating point exception (ANSI)
SIGKILL9Kill(can't be caught or ignored) (POSIX)
SIGUSR110User defined signal 1 (POSIX)
SIGSEGV11Invalid memory segment access (ANSI)
SIGUSR212User defined signal 2 (POSIX)
SIGPIPE13Write on a pipe with no reader, Broken pipe (POSIX)
SIGALRM14Alarm clock (POSIX)
SIGTERM15Termination (ANSI)
SIGSTKFLT16Stack fault
SIGCHLD17Child process has stopped or exited, changed (POSIX)
SIGCONT18Continue executing, if stopped (POSIX)
SIGSTOP19Stop executing(can't be caught or ignored) (POSIX)
SIGTSTP20Terminal stop signal (POSIX)
SIGTTIN21Background process trying to read, from TTY (POSIX)
SIGTTOU22Background process trying to write, to TTY (POSIX)
SIGURG23Urgent condition on socket (4.2 BSD)
SIGXCPU24CPU limit exceeded (4.2 BSD)
SIGXFSZ25File size limit exceeded (4.2 BSD)
SIGVTALRM26Virtual alarm clock (4.2 BSD)
SIGPROF27Profiling alarm clock (4.2 BSD)
SIGWINCH28Window size change (4.3 BSD, Sun)
SIGIO29I/O now possible (4.2 BSD)
SIGPWR30Power failure restart (System V)

每一个信号量都有对应的信号声明和信号编号,比如 9) SIGKILL ,那么我们可以使用下面任何一种命令来强制终止进程(假设进程 ID 为1760)。因为信号声明前缀都是 SIG ,所以也可以省略前缀。

 kill -9 1760
 kill -n 9 1760
 kill -s SIGKILL 1760
 kill -SIGKILL 1760
 kill -KILL 1760
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如果没有显示指定具体的信号,默认是 15) SIGTERM。当程序接收到此信号后,程序会做停止前的处理工作,例如释放相应的资源,然后再停止,但是程序有可能会继续运行着。即 SIGTERM 信号是可以被阻塞的,可能被忽略的。

 # 两种等效
 kill 1755
 kill -15 1755
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使用 kill 命令终止一个进程,后面需要跟参数 pid | jobspec ...,可以是程序的 PID,PGID,或者工作编号等。

 # 1755 是进程ID
 kill 1755
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还可以终止指定用户下的所有进程,如下两种方式都可以。

 # 找出 chenpi 用户进程,再终止
 kill -9 $(ps -ef | grep chenpi)
 ​
 # 或者直接终止 chenpi 用户下的所有进程
 kill -u chenpi
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3 应用

那我们该如何使用 kill 命令来停止服务呢?有些人说直接使用 kill -9 PID,其实这个是很粗暴的而且极其危险的动作。因为它不管程序现在有没有未处理完的事情,直接强制终止进程,这对于一些比较敏感的服务,例如金融交易等业务是致命的。

例如,我们在 Springboot 服务启动后增加个 ShutdownHook,服务正常关闭情况下,会调用执行这个钩子函数。

 package com.chenpi;
 ​
 import org.springframework.boot.SpringApplication;
 import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
 ​
 @SpringBootApplication
 public class KillDemoApplication {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         SpringApplication.run(KillDemoApplication.class, args);
 ​
         Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
             System.out.println("我是陈皮的进程,我快要挂了,我要说点遗言...");
         }));
     }
 }
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启动服务后,我们直接使用 kill -9 PID 命令杀死进程。发现控制台只打印一句 Killed 字样,服务直接被强制终止了。

image-20210804143533226.png

如果我们使用 kill PID 命令停止服务,发现关机钩子函数被正常执行了,实现了优雅停止服务。而且你也会发现线程池也执行了关闭操作,实现了在停止服务前执行完线程池的任务,释放资源等操作。

image-20210804143756088.png

所以当我们执行 kill pid 命令时,JVM 接收到关闭指令,会发布一些关闭事件,监听事件的监听器就可以在关闭服务前做相应的处理;也会触发注册的所有 Shutdown Hook,从而实现优雅停止服务。

所以比较合理的处理方式是应该先用默认信号(15) SIGTERM 尝试停止服务,如果多次尝试未停止成功,再考虑使用强制信号(9) SIGKILL 终止服务。

当然,停止服务的方式有很多种,比如 Springboot 也有相应的使用接口调用的方式来停止服务,不过应该还是使用编写脚本的方式用得比较多,毕竟也方便运维统一管理。

4 shutdown 脚本

运维一般使用统一的脚本文件来控制服务的启停,因为考虑到通用性以及兼容各种格式服务包的情况,所以脚本文件一般也会比较复杂一些。

以下我使用一些简单的命令编写脚本文件 shutdown.sh,实现优雅终止指定的 Java 服务。假设服务 jar 包是 kill-demo-1.0.0.jar

 #!/bin/bash
 ​
 # 主类
 APP_MAINCLASS="kill-demo-1.0.0.jar"
 ​
 # 进程ID
 psid=0
 ​
 # 记录尝试次数
 num=0
 ​
 # 获取进程ID,如果进程不存在则返回0,
 # 当然你也可以在启动进程的时候将进程ID写到一个文件中,
 # 然后使用的使用读取这个文件即可获取到进程ID
 getpid() {
    javaps=`jps -l | grep $APP_MAINCLASS`
    if [ -n "$javaps" ]; then
       psid=`echo $javaps | awk '{print $1}'`
    else
       psid=0
    fi
 }
 ​
 stop() {
    getpid
    num=`expr $num + 1`  
    if [ $psid -ne 0 ]; then
     # 重试次数小于3次则继续尝试停止服务
     if [ "$num" -le 3 ];then
       echo "attempt to kill... num:$num"
       kill $psid
       sleep 1
     else
       # 重试次数大于3次,则强制停止
       echo "force kill..."
       kill -9 $psid      
     fi
     # 检查上述命令执行是否成功
     if [ $? -eq 0 ]; then
        echo "Shutdown success..."
     else
        echo "Shutdown failed..."
     fi
  
     # 重新获取进程ID,如果还存在则重试停止
     getpid
     if [ $psid -ne 0 ]; then
        stop
     fi
    else
       echo "App is not running"
    fi
 }
 ​
 stop
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使用也很简单,直接使用 sh shutdown.sh 命令即可执行脚本。以下是成功停止服务以及服务没有运行时执行脚本的结果。

 [root@chenpi kill-demo]# sh shutdown.sh 
 attempt to kill... num:1
 Shutdown success...
 ​
 [root@chenpi kill-demo]# sh shutdown.sh 
 App is not running
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