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安全にプロセスを停止するためにシグナル制御を学ぼう!

 安全にプロセスを停止するためにシグナル制御を学ぼう!

yamamoto-hiroya

March 23, 2023
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Transcript

  1. 安全にプロセスを停止するために
    シグナル制御を学ぼう!
    NE株式会社
    やまもとひろや

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  2. 先に注意
    ● 本スライドにはサンプルコードがいくつか登場し
    ます。
    ● 文字が小さく読みにくい場合があります。
    ● 気になる方はお手元でスライドを開いて視聴す
    ることをオススメします。
    2

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  3. 自己紹介
    ● NE株式会社のやまもとひろやです。
    ● PHPerKaigi2022
    ○ ベストフィードバッカー殿堂入りしました。
    ○ PHPerチャレンジは4位でした。
    ● プロポーザル採択のレギュラーセッションは初です。
    ● PHP歴約10年です。
    ● 右の写真はPHPerKaigi2021の
    ベストフィードバッカー賞でもらった
    Oculus Quest 2です。
    ● よろしくおねがいします!
    3

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  4. アジェンダ
    ● ターゲット
    ● 「プロセス」とは
    ● 「シグナル」とは
    ● 「シグナル制御」とは
    ● 「安全に」とは
    ● 活用例
    ● まとめ
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  5. ターゲット
    ● PHPの処理を
    ○ Ctrl+Cで止めたことがある人
    ○ killコマンドで止めたことがある人
    ● PHPの処理が途中で死んで困ったことがある人
    ● プロセス/シグナルが何となくしか分からない人
    ● 同僚や後輩に「シグナル制御って何?」って聞かれた時に答えに困る人
    ● 是非持ち帰って共有してください!
    5

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  6. それではスタート!
    6

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  7. プロセスはすぐ死ぬ
    7
    よーし今から処理するぞー!
    プロセス君

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  8. プロセスはすぐ死ぬ
    8
    よーし今から処理するぞー!
    プロセス君
    シグナル君
    あ、処理やめてください

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  9. プロセスはすぐ死ぬ
    9
    よーし今から処理するぞー!
    プロセス君
    シグナル君
    やっぱり処理やーめた
    あ、処理やめてください

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  10. プロセスはすぐ死ぬ
    10
    よーし今から処理するぞー!
    プロセス君
    シグナル君
    やっぱり処理やーめた
    あ、処理やめてください
    ● どこまで処理されたか分からない!
    ● 最初から処理をやり直さないと! 
    ● ゴミデータが残ってしまった!  

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  11. ● 本講演においてはPHPの処理のことをプロセスと呼びます。
    ● 例えば以下のtest.phpを実行したとして、psコマンドに載ってくるものがプロセスです。
    プロセスってなに?
    test.php
    while(1){}
    11
    $ ps
    PID TTY TIME CMD
    63512 ttys001 0:03.34 php test.php

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  12. シグナルって何?
    ● 本講演においてはプロセスに対して与える命令のことをシグナルと呼びます。
    ● 例えば先程のtest.phpの実行を停止するためにCtrl+Cで止めたとして、内部的にはプロセ
    スに対してSIGINTというシグナルが送られて停止しています。
    ● Ctrl+CがSIGINTというのは以下で確認ができます。
    ○ ^CがCtrl+Cの意味
    ○ intrがSIGINTの意味
    12
    $ stty -a
    cchars: discard = ^O; dsusp = ^Y; eof = ^D; eol = ;
    eol2 = ; erase = ^?; intr = ^C; kill = ^U; lnext = ^V;
    min = 1; quit = ^\; reprint = ^R; start = ^Q; status = ^T;
    stop = ^S; susp = ^Z; time = 0; werase = ;

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  13. どういう時にシグナルが送られてくるの?
    ● PHPスクリプト実行中にCtrl+C
    ● PHPスクリプトのプロセスに対してkillコマンド
    ● PHPが動いているDockerコンテナに対してdocker stop
    ● PHPが動いているAWS/コンテナに対してデプロイ/コンテナ切替など
    ● etc
    13

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  14. シグナル制御ってなに?
    14
    よーし今から処理するぞー!
    プロセス君

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  15. シグナル制御ってなに?
    15
    よーし今から処理するぞー!
    プロセス君
    シグナル君
    あ、処理やめてください

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  16. シグナル制御ってなに?
    16
    よーし今から処理するぞー!
    プロセス君
    シグナル君
    ちょっと待ってくださいね。
    この処理が終わってから停止しますね。(キリッ)
    あ、処理やめてください

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  17. シグナル制御ってなに?
    ● 本講演においてはプロセスにシグナルが送られてきた際、処理を終了する前に何らかの処
    理を実施することをシグナル制御(シグナルハンドリング)と呼びます。
    ● 例えば先程の無限ループにプロセスにて終了する前に
    echo ”hoge”;する、みたいなことが
    できるようになるのがシグナル制御です。
    17

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  18. 「安全に」とは
    ● 本講演においては「後片付け・後処理をしたうえで終了すること」を安全にプロセスを停止す
    る、と定義します。
    ● 例えば以下のようなステータスをデータ管理しているとして
    ● 10: 未着手→20: 着手中→30: 終了
    ● これらは一連の処理で30になり20で止まることが基本的にないものの場合、異常終了した
    際には10に戻して終了する、などが安全に処理を終了するということになります。
    18

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  19. シグナル制御のコード解説
    19

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  20. シグナル制御
    20
    ● pcntl_async_signals(true);
    ○ シグナルハンドラを有効にする。
    ○ とりあえず最初に宣言しておけば
    OK。
    ● pcntl_signal(SIGINT, "hoge_handler");
    ○ シグナルハンドラの設定をする。
    ○ SIGINTが来たらhoge_handlerというハンドラ
    (関数)を実行するという意味。
    ● hoge_handler
    ○ 今回の制御処理。以降ハンドラと呼ぶ。
    ○ hogeを出力して処理を終了する。

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  21. シグナル制御
    21
    ● pcntl_async_signals(true);
    ○ シグナルハンドラを有効にする。
    ○ とりあえず最初に宣言しておけば
    OK。
    ● pcntl_signal(SIGINT, "hoge_handler");
    ○ シグナルハンドラの設定をする。
    ○ SIGINTが来たらhoge_handlerというハンドラ
    (関数)を実行するという意味。
    ● hoge_handler
    ○ 今回の制御処理。以降ハンドラと呼ぶ。
    ○ hogeを出力して処理を終了する。

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  22. シグナル制御
    22
    ● pcntl_async_signals(true);
    ○ シグナルハンドラを有効にする。
    ○ とりあえず最初に宣言しておけば
    OK。
    ● pcntl_signal(SIGINT, "hoge_handler");
    ○ シグナルハンドラの設定をする。
    ○ SIGINTが来たらhoge_handlerというハンドラ
    (関数)を実行するという意味。
    ● hoge_handler
    ○ 今回の制御処理。以降ハンドラと呼ぶ。
    ○ hogeを出力して処理を終了する。

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  23. pcntl_signalについて
    ● 第1引数signal: シグナルの種類(1とか2とか)
    ● 第2引数handler: 後述
    ● 第3引数restart_syscalls: ※説明を省略
    23

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  24. pcntl_signalについて
    ● 引数に渡すhandlerについて
    ● 公式リファレンス
    24
    ● signo, siginfoが送られてくるか受け取らなくても良い
    ● returnはvoidでなくても良い(何でも良い)

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  25. 余談: callableについて
    ● callableについて
    ○ 関数名そのまま渡す場合
    ■ 単純に文字列で’hoge’を渡せば良い
    ○ staticメソッドを渡す場合
    ■ 配列でarray(‘class_name’, ‘method_name’)
    ■ 文字列で’class_name::method_name’
    ○ インスタンスメソッドを渡す場合
    ■ array($obj, ‘method_name’)
    ■ array($this, ‘method_name’)
    ○ その他selfやparentも使える
    25

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  26. シグナルの種類
    $ kill -l
    1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL
    5) SIGTRAP 6) SIGABRT 7) SIGEMT 8) SIGFPE
    9) SIGKILL 10) SIGBUS 11) SIGSEGV 12) SIGSYS
    13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 16) SIGURG
    17) SIGSTOP 18) SIGTSTP 19) SIGCONT 20) SIGCHLD
    21) SIGTTIN 22) SIGTTOU 23) SIGIO 24) SIGXCPU
    25) SIGXFSZ 26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH
    29) SIGINFO 30) SIGUSR1 31) SIGUSR2
    26

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  27. よく見るシグナル
    ● SIGINT: キーボードからの割り込みシグナル(
    Ctrl+C)
    ● SIGTERM: 終了シグナル(killコマンドのデフォルト)
    ● SIGKILL: 強制終了シグナル
    ● それぞれ意味が異なる
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  28. シグナルの種類
    28
    ● SIGKILLは制御できません。
    ○ これができてしまうと永遠にkillできないプロセスができあがります。

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  29. 安全にするための 事例/活用例紹介
    29

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  30. 活用例(データをキレイにしてから終了する)
    30
    通常パターン
    プロセス停止パターン
    プロセスを制御せずに停止した場合 20で止まる可能性がある。
    DBレコードの場合はシグナル制御ではなくトランザクション -ロールバックの
    方が良い。

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  31. 活用例(データをキレイにしてから終了する)
    31
    通常パターン
    プロセス停止パターン
    プロセスを制御せずに停止した場合 20で止まる可能性がある。
    DBレコードの場合はシグナル制御ではなくトランザクション -ロールバックの
    方が良い。

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  32. 活用例(データをキレイにしてから終了する)
    32
    通常パターン
    プロセス停止パターン
    プロセスを制御せずに停止した場合 20で止まる可能性がある。
    DBレコードの場合はシグナル制御ではなくトランザクション -ロールバックの
    方が良い。

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  33. 活用例(どこまで終わったかを通知してから終了する)
    33
    通常パターン
    プロセス停止パターン
    通知の部分はメールとか slack通知とかのイメージです

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  34. 活用例(処理が終わるのを待ってから終了する)
    34

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  35. 活用例(受けたシグナルによって処理を分岐)
    35

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  36. 活用例(受けたシグナルによって処理を分岐)
    36
    kill -2(SIGINT)を送る
    シグナルを検知してプロセスが停止する様子

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  37. 活用例(受けたシグナルによって処理を分岐)
    37
    kill -15(SIGTERM)を送る
    シグナルを検知してもプロセスが停止しない様子

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  38. 活用例(受けたシグナルによって処理を分岐)
    38
    kill -3(SIGQUIT)を送る
    意図しないシグナルなので例外が起こる様子

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  39. NEでの活用事例
    ● AWSへコンテナをデプロイ
    ● デプロイするとコンテナが停止=バッチ処理がデプロイのタイミングで終了してしまう
    ● タイミングによっては意図しない状態になってしまう
    ● その度にエンジニアが裏から対応する必要があった
    ● 何とかバッチを「安全に」停止させられないものか

    ● ↓
    ● シグナル制御しよう!
    39

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  40. NEでの活用例(before)
    デプロイ時にすぐにコンテナが停止し、中のプロセスが停止してしまう。
    バッチが途中で死んでしまうため中途半端なデータができてしまう可能性があった。
    40
    バッチ
    ver1.0
    デプロイ
    命令
    バッチ
    ver2.0

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  41. NEでの活用例(after)
    バッチを最後まで走らせてからコンテナを閉じるように制御を入れた。
    その結果処理途中で死ぬことがなくなりデータの整合性が保たれるようになり
    安全にデプロイできるようになった。
    41
    バッチ
    ver1.0
    デプロイ
    命令
    バッチ
    ver2.0

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  42. その他時間が余った時用
    ● PHPの中身について
    ○ https://github.com/php/php-src/blob/php-8.2.3/ext/pcntl/pcntl.c#L593
    ○ この辺に定義されてる
    ○ 試しにsignoに1より小さい数を渡すと以下のエラーが出た
    ○ a

    42

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  43. その他時間が余った時用
    ● SIGUSR1, SIGUSR2について
    ● これらはユーザーが自分で定義して使うことのできるシグナルです。
    ● SIGINTでもSIGTERMでもないんだよなーという場合に、ユーザー固有の用途で自由に使
    うことができます。
    43

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  44. 参考
    ● PHPとシグナル その裏側
    ○ めちゃくちゃ参考になります。
    44

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  45. 付録
    ● サンプルコード
    ○ https://github.com/yamamoto-hiroya/phperkaigi2023
    45

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  46. まとめ
    ● 本講演では安全にプロセスを停止するためのシグナル制御を解説しました。
    ● 仕組みを理解して正しく使っていきましょう。
    ● Discordやtwitterでフィードバックお待ちしております!
    ●  @HiroyaYamamoto1
    46

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