终端断开导致Tomcat进程被kill问题分析

终端断开导致Tomcat进程被kill问题分析

在测试环境中，我们经常会写类似这样的tomcat启动脚本，通过tail日志来检查启动是否成功

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#!/bin/bash
~/apache-tomcat-8.5.9/bin/startup.sh
tail -f ~/catalina.out

有的时候我们会遇到tomcat进程启动完一段时间后就退出了的情况。通过测试发现，如果不退出脚本就直接关闭终端，tomcat就会在终端关闭后退出

TL;DR

有如下几种解决方式

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#!/bin/bash
nohup ~/apache-tomcat-8.5.9/bin/startup.sh
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#!/bin/bash
setsid ~/apache-tomcat-8.5.9/bin/startup.sh
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#!/bin/bash
set -m
~/apache-tomcat-8.5.9/bin/startup.sh

原因分析

看下tomcat自身的启动脚本，没发现什么特殊的地方

startup.sh通过exec将自己替换为catalina.sh
catalina.sh直接以后台方式&启动了java，并且只有当OS为HP-UX时才会加上nohup
catalina.sh退出，java进程ppid变为1

用前面我们自己写的脚本启动一下，观察启动完以后的进程状态

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$ ps xo pid,ppid,pgid,sid,tty,tpgid,stat,command
PID  PPID  PGID   SID TT       TPGID STAT COMMAND
 1810  1799  1810  1799 pts/0     1810 S+   /bin/bash ./start.sh
 1819     1  1810  1799 pts/0     1810 Sl+  /home/express/jdk1.8.0_101/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/home/express/apache-tomcat-8.5.9/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.ap
 1820  1810  1810  1799 pts/0     1810 S+   tail -f /home/express/catalina.out

用strace跟踪一下tomcat进程，然后关闭终端，可以看到是SIGHUP信号导致了tomcat退出

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$ strace -f -e trace=signal -p1819
Process 1819 attached with 28 threads
[pid  1850] --- SIGHUP {si_signo=SIGHUP, si_code=SI_USER, si_pid=1799, si_uid=1000} ---
...
+++ exited with 129 +++

既然是SIGHUP导致的退出，那么最直接的解决方式自然是用nohup了

那为什么以&方式后台启动的tomcat会收到SIGHUP信号，但是退出启动脚本后再关闭终端又不会有问题呢

这个问题先放一下，我们尝试退出脚本后再看下进程状态，这时start.sh, tail等进程都结束了，只剩下tomcat

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$ ps xo pid,ppid,pgid,sid,tty,tpgid,stat,command
  PID  PPID  PGID   SID TT       TPGID STAT COMMAND
 1994     1  1985  1945 pts/0     1945 Sl   /home/express/jdk1.8.0_101/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/home/express/apache-tomcat-8.5.9/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.ap

对比上面的状态图可以看到tomcat进程状态STAT发生了变化，从Sl+变成了Sl
通过man ps我们可以找到+号的意义

+ is in the foreground process group

继续查找原因需要了解一些进程和Job Control相关的知识
理解Unix进程
APUE - Chapter 9. Process Relationships
When does kernel send SIGHUP
Terminally confused (part six)

Job是交互式shell管理进程的一种抽象手段，借此shell可以批量操作进程，例如使用Ctrl-C会停止tail -f foo | grep bar这个job中所有的进程

Job通过进程组Process Group来实现，进程组是进程的集合，Session是进程组的集合，Session可以有一个控制终端Controlling Terminal(ctty)。

  • 进程组分为一个前台进程组foreground process group和多个后台进程组background process groups
  • 前台进程组接收终端触发的信号，如SIGINT，以及连接中断时的SIGHUP
  • Session Leader（建立session的进程，例如login shell）接收SIGHUP信号，并决定如何处理。Bash的处理方式是转发给所有的jobs，无论前后台
  • Orphaned Process Group 简单来说就是组内进程脱离了和Session Leader的联系的进程组，例如tomcat启动脚本，启动java后自身退出，java成为孤儿进程，ppid为1，进程组也成为孤儿进程组

简单做个实验，启动两组tail+grep的命令

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$ tail -f /dev/null | grep background &
$ tail -f /dev/null | grep foreground
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$ ps xo pid,ppid,pgid,sid,tty,tpgid,stat,command
  PID  PPID  PGID   SID TT       TPGID STAT COMMAND
 1945  1944  1945  1945 pts/0     2087 Ss   -bash
 2085  1945  2085  1945 pts/0     2087 S    tail -f /dev/null
 2086  1945  2085  1945 pts/0     2087 S    grep --color=auto background
 2087  1945  2087  1945 pts/0     2087 S+   tail -f /dev/null
 2088  1945  2087  1945 pts/0     2087 S+   grep --color=auto foreground

可以看到两行命令形成了两个进程组，PGID分别为2085和2087，其中2087是前台进程组（STAT中有+）

用strace跟踪，并输入Ctrl-C，可以看到前台进程组里所有的进程都收到了信号

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$ strace -e trace=signal -p2085 -p2086 -p2087 -p2088
[pid  2087] --- SIGINT {si_signo=SIGINT, si_code=SI_KERNEL} ---
[pid  2088] --- SIGINT {si_signo=SIGINT, si_code=SI_KERNEL} ---
[pid  2087] +++ killed by SIGINT +++
[pid  2088] +++ killed by SIGINT +++

关闭终端，后台进程组中的进程收到bash转发的连接中断信号

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[pid  2086] --- SIGHUP {si_signo=SIGHUP, si_code=SI_USER, si_pid=1945, si_uid=1000} ---
[pid  2086] +++ killed by SIGHUP +++
--- SIGHUP {si_signo=SIGHUP, si_code=SI_USER, si_pid=1945, si_uid=1000} ---
+++ killed by SIGHUP +++

现在可以回答前面那个问题了

为什么以&方式后台启动的tomcat会收到SIGHUP信号，但是退出启动脚本后再关闭终端又不会有问题呢

因为启动脚本未退出时，tomcat位于前台进程组中，退出后tomcat位于孤儿进程组中

继续，为什么启动脚本中所有的命令都在同一个进程组中

因为执行脚本时（非交互shell）默认不启用Job Control，因此脚本内所有命令的PGID都同脚本本身一致

如果在脚本中启用Job Control会怎样

我们实验下，在脚本中加上set -m，现在每个命令都有了自己的进程组，并且只有tail是前台进程组，那tomcat自然不会收到SIGHUP了

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$ ps xo pid,ppid,pgid,sid,tty,tpgid,stat,command
  PID  PPID  PGID   SID TT       TPGID STAT COMMAND
 2693  2692  2693  2693 pts/0     2722 Ss   -bash
 2712  2693  2712  2693 pts/0     2722 S    /bin/bash ./start.sh
 2721     1  2713  2693 pts/0     2722 Sl   /home/express/jdk1.8.0_101/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/home/express/apache-tomcat-8.5.9/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.
 2722  2712  2722  2693 pts/0     2722 S+   tail -f /home/express/catalina.out

还有其他途径吗

最彻底的，也是linux中启动守护进程的方法，就是启动tomcat时干脆就不和login shell在一个session里

实验下通过setsid来启动tomcat，计划通~

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$ ps xo pid,ppid,pgid,sid,tty,tpgid,stat,command
  PID  PPID  PGID   SID TT       TPGID STAT COMMAND
 2693  2692  2693  2693 pts/0     2783 Ss   -bash
 2783  2693  2783  2693 pts/0     2783 S+   /bin/bash ./start.sh
 2792     1  2784  2784 ?           -1 Sl   /home/express/jdk1.8.0_101/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/home/express/apache-tomcat-8.5.9/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.
 2793  2783  2783  2693 pts/0     2783 S+   tail -f /home/express/catalina.out