Tomcat进程意外退出的问题分析

节前某个部门的测试环境反馈tomcat会意外退出，我们到实际环境排查后发现不是jvm crash，日志里有进程销毁的记录，从pause到destory的整个过程：

org.apache.coyote.AbstractProtocol pause
Pausing ProtocolHandler
org.apache.catalina.core.StandardService stopInternal
Stopping service Catalina
org.apache.coyote.AbstractProtocol stop
Stopping ProtocolHandler
org.apache.coyote.AbstractProtocol destroy
Destroying ProtocolHandler

从上面日志来可以判断：

1. tomcat不是通过脚本正常关闭(viaport: 即通过8005端口发送shutdown指令)，因为正常关闭(viaport)的话会在 pause 之前有这样的一句warn日志：

org.apache.catalina.core.StandardServer await
A valid shutdown command was received via the shutdown port. Stopping the Server instance.

然后才是 pause -> stop -> destory

2. tomcat的shutdownhook被触发，执行了销毁逻辑，而这又有两种情况，一是应用代码里有地方用System.exit来退出jvm，二是系统发的信号(kill -9除外，SIGKILL信号JVM不会有机会执行shutdownhook)。

先通过排查代码，应用方和中间件团队都排查了System.exit在这个应用中使用的可能。那就只剩下Signal的情况了；经过一番排查后，发现每次tomcat意外退出的时间与ssh会话结束的时间正好吻合。

有了这个线索之后，立刻看了一下对方测试环境的脚本，简化后如下：

$ cat test.sh
#!/bin/bash
cd /data/server/tomcat/bin/
./catalina.sh start
tail -f /data/server/tomcat/logs/catalina.out

tomcat启动后，当前shell进程并没有退出，而是挂住在tail进程，往终端输出日志内容。这种情况下，如果用户直接关闭ssh终端的窗口(用鼠标或快捷键)，则java进程也会退出。而如果先ctrl-c终止test.sh进程，然后再关闭ssh终端的话，则java进程不会退出。

这是一个有趣的现象，catalina.sh start方式启动的tomcat会把java进程挂到init(进程id为1)的父进程下，已经与当前test.sh进程脱离了父子关系，也与ssh进程没有关系，为什么关闭ssh终端窗口会导致java进程退出？

我们的推测是ssh窗口在关闭时，对当前交互的shell以及正在运行的test.sh等子进程发送某个退出的Signal，找了一台装有systemtap的机器来验证，所用的stop脚本都是copy的：

function time_str: string () {
    return ctime(gettimeofday_s() + 8 * 60 * 60);
}

probe begin {
    printdln(" ", time_str(), "BEGIN");
}

probe end {
    printdln(" ", time_str(), "END");
}

probe signal.send {
    if (sig_name == "SIGHUP" || sig_name == "SIGQUIT" || 
        sig_name=="SIGINT" || sig_name=="SIGKILL" || sig_name=="SIGABRT") {
        printd(" ", time_str(), sig_name, "[", uid(), pid(), cmdline_str(), 
                "] -> [", task_uid(task), sig_pid, pid_name, "], ");
        task = pid2task(pid());
        while (task_pid(task) > 0) {
            printd(" ", "[", task_uid(task), task_pid(task), task_execname(task), "]");
            task = task_parent(task);
        }
        println("");
    }
}

模拟时的进程层级(pstree)大致如下，tomcat启动后java进程已经脱离test.sh，挂在init下：

|-sshd(1622)
 -+-sshd(11681)
  ---sshd(11699)
  ---bash(11700)
  ---test.sh(13285)
  ---tail(13299)

最终，我们发现：
a) 用 ctrl-c 终止当前test.sh进程时，系统events进程向 java 和 tail 两个进程发送了SIGINT 信号

SIGINT [ 0 11 ] -> [ 0 20629 tail ]
SIGINT [ 0 11 ] -> [ 0 20628 java ]
SIGINT [ 0 11 ] -> [ 0 20615 test.sh ]
注pid 11是events进程

b) 关闭ssh终端窗口时，sshd向下游进程发送SIGHUP, 为何java进程也会收到？

SIGHUP [ 0 11681 sshd: hongjiang.wanghj [priv] ] -> [ 57316 11700 bash ]
SIGHUP [ 57316 11700 -bash ] -> [ 57316 11700 bash ]
SIGHUP [ 57316 11700 ] -> [ 0 13299 tail ]
SIGHUP [ 57316 11700 ] -> [ 0 13298 java ]
SIGHUP [ 57316 11700 ] -> [ 0 13285 test.sh ]

确定了是由signal引起的之后，我的疑惑变成了：

1. 为什么SIGINT (kill -2) 不会让tomcat进程退出？
2. 为什么SIGHUP (kill -1) 会让tomcat进程退出?

Shell在非交互模式下对后台进程处理SIGINT信号时设置的是IGNORE。交互模式与非交互模式对作业控制(job control)默认方式不同。

为什么在交互模式下shell不会对后台进程处理SIGINT信号设置为忽略，而非交互模式下会设置为忽略呢？还是比较好理解的，举例来说，我们先某个前台进程运行时间太长，可以ctrl-z中止一下，然后通过bg %n把这个进程放入后台，同样也可以把一个cmd &方式启动的后台进程，通过fg %n放回前台，然后在ctrl-c停止它，当然不能忽略SIGINT。

为何交互模式下的后台进程会设置一个自己的进程组ID呢？因为默认如果采用父进程的进程组ID，父进程会把收到的键盘事件比如ctrl-c之类的SIGINT传播给进程组中的每个成员，假设后台进程也是父进程组的成员，因为作业控制的需要不能忽略SIGINT，你在终端随意ctrl-c就可能导致所有的后台进程退出，显然这样是不合理的；所以为了避免这种干扰后台进程设置为自己的pgid。

而非交互模式下，通常是不需要作业控制的，所以作业控制在非交互模式下默认也是关闭的（当然也可以在脚本里通过选项set -m打开作业控制选项）。不开启作业控制的话，脚本里的后台进程可以通过设置忽略SIGINT信号来避免父进程对组中成员的传播，因为对它来说这个信号已经没有意义。

回到tomcat的例子，catalina.sh脚本通过start参数启动的时候，就是以非交互方式后台启动，java进程也被shell设置了忽略SIGINT信号，因此在ctrl-c结束test.sh进程时，系统发送的SIGINT对java没有影响。

SIGHUP (kill -1) 让tomcat进程退出的原因。

在非交互模式下，shell对java进程设置了SIGINT，SIGQUIT信号设置了忽略，但并没有对SIGHUP信号设为忽略。再看一下当时的进程层级：

|-sshd(1622)
 -+-sshd(11681)
  ---sshd(11699)
  ---bash(11700)
  ---test.sh(13285)
  ---tail(13299)

sshd把SIGHUP传递给bash进程后，bash会把SIGHUP传递给它的子进程，并且对于其子进程test.sh，bash还会对test.sh的进程组里的成员都传播一遍SIGHUP。因为java后台进程从父进程catalina.sh(又是从其父进程test.sh)继承的pgid，所以java进程仍属于test.sh进程组里的成员，收到SIGHUP后退出。

如果我们在test.sh里设置开启作业控制的话，就不会让java进程退出了。

#!/bin/bash
set -m  
cd /home/admin/tt/tomcat/bin/
./catalina.sh start
tail -f /home/admin/tt/tomcat/logs/catalina.out

此时java后台进程继承父进程catalina.sh的pgid，而catalina.sh不再使用test.sh的进程组，而是自己的pid作为pgid，catalina.sh进程在执行完退出后，java进程挂到了init下，java与test.sh进程就完全脱离关系了，bash也不会再向它发送信号。