Linux应用：程序运行

kill

kill命令的这种用法是向指定的进程发送特定信号编号的信号。信号在操作系统中是一种软件中断机制，用于通知进程发生了某种特定事件或要求进程执行特定操作。

kill - 信号编号进程 ID

信号编号的含义：不同的信号编号代表不同的事件或操作。例如，常见的信号 1（SIGHUP）通常用于通知进程重新读取配置文件。当管理员修改了某个守护进程的配置文件后，可以使用kill -1 进程ID来让该进程重新加载新的配置，而无需重启进程。信号 2（SIGINT）对应着用户按下Ctrl+C组合键时发送给前台进程的中断信号，用于终止进程运行。信号 15（SIGTERM）是一种温和的终止进程信号，它通知进程应该正常退出，进程接收到该信号后，可以进行一些清理工作，如关闭打开的文件、释放资源等，然后再退出。
应用场景：在系统维护中，当需要让某个进程重新加载配置、暂停或继续运行等操作时，就可以通过发送相应信号编号的信号来实现。比如，在更新了一个 Web 服务器（如 Nginx）的配置文件后，使用kill -HUP 进程ID（HUP对应的信号编号是 1），Nginx 进程会重新读取配置文件，应用新的配置，而无需完全停止并重新启动服务，这样可以减少服务中断时间。

kill -9 xxx

kill -9 xxx是向进程 ID 为xxx的进程发送 9 号信号，即 SIGKILL 信号。这个信号是一种强制终止信号。
信号特性：SIGKILL 信号的特殊性在于它不能被进程捕获、忽略或阻塞。一旦进程接收到该信号，操作系统会立即终止该进程的运行，不会给进程留下进行任何清理操作的机会。这是一种非常强硬的终止进程方式，适用于那些陷入死锁、无限循环或其他无法通过正常方式终止的进程。
应用场景：当某个进程出现异常，如占用大量系统资源且无法响应正常的终止信号（如 SIGTERM），导致系统性能严重下降甚至可能影响其他正常进程运行时，就可以使用kill -9来强制终止该进程。例如，某个程序由于内存泄漏或逻辑错误进入了无限循环，不断消耗 CPU 资源，使用常规的kill -15（SIGTERM）无法使其停止，此时就可以使用kill -9 进程ID来快速结束这个失控的进程，恢复系统的正常运行。但使用kill -9时需要谨慎，因为突然终止进程可能会导致数据丢失或系统状态不一致等问题，尤其是对于一些涉及到文件操作、数据库事务处理的进程。

使用syslog来记录调试信息

syslog是 Linux 系统中用于记录系统日志的标准机制。应用程序可以通过syslog函数将调试信息、错误信息等记录到系统日志文件中。syslog函数可以设置不同的日志级别（如 DEBUG、INFO、WARN、ERROR、CRITICAL 等），以便区分不同类型的日志信息。通过查看系统日志文件，管理员和开发人员可以了解程序的运行情况，排查错误和进行系统维护。

openlog

openlog：该函数用于初始化 syslog 系统。它允许你设置一些基本的选项，比如日志的标识（用于在日志中标记该应用程序的消息）、日志的记录选项（例如是否将日志记录到控制台等）以及日志设施（指定消息的来源，比如是系统内核、用户级应用程序等）。

void openlog(const char *ident, int option, int facility);

ident是一个字符串，会出现在每条日志消息的开头，方便识别是哪个程序产生的日志；option是一些标志位的组合，用于设置日志记录的一些特性；facility指定日志消息的设施类型。

openlog 的参数：

ident：如前面所述，它是一个字符串，通常设置为程序的名称，方便在日志中识别。例如，如果你的程序叫 “myapp”，那么设置ident为 “myapp” 后，日志消息可能类似 “myapp: [日志内容]”。
option：它是一些常量的按位或组合。常见的选项有：
LOG_PID：在日志消息中包含进程 ID，这对于多进程程序追踪特定进程的日志很有用。
LOG_CONS：如果日志消息无法发送到 syslog 服务器，则将其输出到控制台，作为一种备份的日志输出方式。
LOG_NDELAY：立即打开与 syslog 服务器的连接，而不是等到第一次调用syslog时才打开。
facility：指定日志消息的来源设施，常见的设施有：
LOG_USER：一般用户级应用程序产生的消息，这是最常用的设施之一。
LOG_DAEMON：系统守护进程（后台运行的服务程序）产生的消息。
LOG_LOCAL0到LOG_LOCAL7：供本地使用的设施，可用于自定义应用程序的分类。

syslog

syslog：这是实际用于记录日志消息的函数。它可以根据之前openlog设置的选项和设施，将指定优先级和内容的消息记录到 syslog 中。

void syslog(int priority, const char *format, ...);

priority是消息的优先级，它结合了设施和严重性级别，比如LOG_ERR表示错误消息，LOG_DEBUG表示调试消息等。format和可变参数部分类似于printf函数，用于格式化日志消息内容。

syslog 的参数：

priority：它是设施和严重性级别的组合。严重性级别包括：
LOG_EMERG：系统不可用，这是最高级别的紧急消息。
LOG_ALERT：需要立即采取行动的问题。
LOG_CRIT：严重错误，比如硬件故障。
LOG_ERR：一般错误消息。
LOG_WARNING：警告消息，提示可能出现问题的情况。
LOG_NOTICE：正常但重要的事件。
LOG_INFO：一般信息性消息。
LOG_DEBUG：调试信息，用于开发和调试阶段，生产环境中一般不记录此类消息以减少日志量。
format 和可变参数：与printf函数类似，format是格式化字符串，可变参数是对应的值。例如：syslog(LOG_DEBUG, “Variable x has value %d”, x); 会将变量x的值以调试级别的日志记录到 syslog 中。

closelog

closelog：当你完成日志记录后，使用该函数关闭 syslog。它会释放与 syslog 相关的资源，确保程序正确清理。

void closelog(void);

代码示例

#include <syslog.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    // 打开syslog，设置ident为"my_debug_app"，使用LOG_PID选项，设施为LOG_USER
    openlog("my_debug_app", LOG_PID, LOG_USER);

    int num = 10;
    // 记录调试信息
    syslog(LOG_DEBUG, "This is a debug message. Variable num = %d", num);

    // 假设发生错误
    if (num < 20) {
        syslog(LOG_ERR, "Error: num is less than 20");
    }

    // 关闭syslog
    closelog();

    return 0;
}

首先通过openlog初始化 syslog，设置了日志标识为 “my_debug_app”，并使用LOG_PID选项在日志中包含进程 ID，设施选择LOG_USER。然后，通过syslog记录了一条调试信息和一条错误信息。最后，使用closelog关闭 syslog。运行这个程序后，你可以在系统的 syslog 文件（通常在/var/log/syslog，不同系统可能略有不同）中查看记录的日志信息。

cat /var/log/syslog

在这里插入图片描述

如何让程序不能被多次运行

可以通过多种方法实现程序不能被多次运行。一种常见的方法是使用文件锁机制，程序启动时尝试创建一个特定的锁文件，如果创建成功，则表示程序是首次运行；如果创建失败（说明锁文件已存在），则表示程序已经在运行，直接退出。在 Linux 系统中，可以使用flock函数来实现文件锁。另一种方法是通过进程间通信机制，如信号量，来判断是否已经有相同的程序在运行。

使用文件锁机制

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/file.h>
#include <unistd.h>
#include <cerrno>

int main() {
    int fd;
    // 尝试打开锁文件，如果不存在则创建
    fd = open("myprogram.lock", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 使用flock函数尝试获取文件锁
    if (flock(fd, LOCK_EX | LOCK_NB) == -1) {
        if (errno == EWOULDBLOCK) {
            // 锁文件已存在，程序已在运行
            printf("Another instance of the program is already running.\n");
            close(fd);
            return EXIT_FAILURE;
        } else {
            perror("flock");
            close(fd);
            return EXIT_FAILURE;
        }
    }

    // 程序正常运行部分
    printf("Program is running...\n");
    // 模拟程序运行一段时间
    sleep(10);

    // 程序运行结束，释放文件锁并删除锁文件
    flock(fd, LOCK_UN);
    close(fd);
    unlink("myprogram.lock");

    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述
首先尝试打开或创建一个名为 myprogram.lock 的文件。然后使用 flock 函数尝试获取排他锁（LOCK_EX），并且设置 LOCK_NB 标志以非阻塞方式获取锁。如果获取锁失败且错误码为 EWOULDBLOCK，则表示已有其他程序实例持有该锁，即程序已经在运行，此时输出提示信息并退出。若获取锁成功，则程序正常运行，运行结束后释放锁并删除锁文件。

使用信号量机制（进程间通信）

通过进程间通信机制，如信号量，来判断是否已经有相同的程序在运行

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <unistd.h>
#include <cerrno>

#define SEM_KEY 12345

union semun {
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
};

int main() {
    int semid;
    struct sembuf sem_op; // 确保sem_op是sembuf类型的变量

    // 获取信号量集，如果不存在则创建
    semid = semget(SEM_KEY, 1, IPC_CREAT | 0666);
    if (semid == -1) {
        perror("semget");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 初始化信号量的值为1
    union semun arg;
    arg.val = 1;
    if (semctl(semid, 0, SETVAL, arg) == -1) {
        perror("semctl");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 尝试获取信号量
    sem_op.sem_num = 0;
    sem_op.sem_op = -1;
    sem_op.sem_flg = SEM_UNDO;
    if (semop(semid, &sem_op, 1) == -1) {
        if (errno == EAGAIN) {
            // 信号量已被占用，程序已在运行
            printf("Another instance of the program is already running.\n");
            return EXIT_FAILURE;
        } else {
            perror("semop");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    }

    // 程序正常运行部分
    printf("Program is running...\n");
    // 模拟程序运行一段时间
    sleep(10);

    // 程序运行结束，释放信号量
    sem_op.sem_op = 1;
    if (semop(semid, &sem_op, 1) == -1) {
        perror("semop");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 删除信号量集
    if (semctl(semid, 0, IPC_RMID) == -1) {
        perror("semctl");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

首先通过 semget 函数获取或创建一个信号量集，键值为 SEM_KEY。然后使用 semctl 函数将信号量初始化为 1。在尝试运行程序时，通过 semop 函数尝试获取信号量，若获取失败且错误码为 EAGAIN，表示信号量已被占用，即程序已经在运行，输出提示信息并退出。若获取成功，则程序正常运行，运行结束后释放信号量并删除信号量集。