Python如何實(shí)現(xiàn)守護(hù)進(jìn)程的方法示例

護(hù)進(jìn)程：通常被定義為一個(gè)后臺(tái)進(jìn)程，而且它不屬于任何一個(gè)終端會(huì)話(terminal session)。許多系統(tǒng)服務(wù)由守護(hù)程序?qū)嵤?；如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，打印等。 下面這篇文章給大家分享了Python是如何實(shí)現(xiàn)守護(hù)進(jìn)程的方法示例

場(chǎng)景設(shè)置：

你編寫了一個(gè)python服務(wù)程序，并且在命令行下啟動(dòng)，而你的命令行會(huì)話又被終端所控制，python服務(wù)成了終端程序的一個(gè)子進(jìn)程。因此如果你關(guān)閉了終端，這個(gè)命令行程序也會(huì)隨之關(guān)閉。

要使你的python服務(wù)不受終端影響而常駐系統(tǒng)，就需要將它變成守護(hù)進(jìn)程。

守護(hù)進(jìn)程就是Daemon程序，是一種在系統(tǒng)后臺(tái)執(zhí)行的程序，它獨(dú)立于控制終端并且執(zhí)行一些周期任務(wù)或觸發(fā)事件，通常被命名為"d"字母結(jié)尾，如常見的httpd、syslogd、systemd和dockerd等。

代碼實(shí)現(xiàn)

python可以很簡(jiǎn)潔地實(shí)現(xiàn)守護(hù)進(jìn)程，下面先給出代碼和相應(yīng)注釋：

# coding=utf8
import os
import sys
import atexit
 
 
def daemonize(pid_file=None):
 """
 創(chuàng)建守護(hù)進(jìn)程
 :param pid_file: 保存進(jìn)程id的文件
 :return:
 """
 # 從父進(jìn)程fork一個(gè)子進(jìn)程出來
 pid = os.fork()
 # 子進(jìn)程的pid一定為0，父進(jìn)程大于0
 if pid:
 # 退出父進(jìn)程，sys.exit()方法比os._exit()方法會(huì)多執(zhí)行一些刷新緩沖工作
 sys.exit(0)
 
 # 子進(jìn)程默認(rèn)繼承父進(jìn)程的工作目錄，最好是變更到根目錄，否則回影響文件系統(tǒng)的卸載
 os.chdir('/')
 # 子進(jìn)程默認(rèn)繼承父進(jìn)程的umask（文件權(quán)限掩碼），重設(shè)為0（完全控制），以免影響程序讀寫文件
 os.umask(0)
 # 讓子進(jìn)程成為新的會(huì)話組長(zhǎng)和進(jìn)程組長(zhǎng)
 os.setsid()
 
 # 注意了，這里是第2次fork，也就是子進(jìn)程的子進(jìn)程，我們把它叫為孫子進(jìn)程
 _pid = os.fork()
 if _pid:
 # 退出子進(jìn)程
 sys.exit(0)
 
 # 此時(shí)，孫子進(jìn)程已經(jīng)是守護(hù)進(jìn)程了，接下來重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出、錯(cuò)誤的描述符(是重定向而不是關(guān)閉, 這樣可以避免程序在 print 的時(shí)候出錯(cuò))
 
 # 刷新緩沖區(qū)先，小心使得萬年船
 sys.stdout.flush()
 sys.stderr.flush()
 
 # dup2函數(shù)原子化地關(guān)閉和復(fù)制文件描述符，重定向到/dev/nul，即丟棄所有輸入輸出
 with open('/dev/null') as read_null, open('/dev/null', 'w') as write_null:
 os.dup2(read_null.fileno(), sys.stdin.fileno())
 os.dup2(write_null.fileno(), sys.stdout.fileno())
 os.dup2(write_null.fileno(), sys.stderr.fileno())
 
 # 寫入pid文件
 if pid_file:
 with open(pid_file, 'w+') as f:
  f.write(str(os.getpid()))
 # 注冊(cè)退出函數(shù)，進(jìn)程異常退出時(shí)移除pid文件
 atexit.register(os.remove, pid_file)

概括一下守護(hù)進(jìn)程的編寫步驟：

fork出子進(jìn)程，退出父進(jìn)程

子進(jìn)程變更工作目錄(chdir)、文件權(quán)限掩碼(umask)、進(jìn)程組和會(huì)話組(setsid)

子進(jìn)程fork孫子進(jìn)程，退出子進(jìn)程

孫子進(jìn)程刷新緩沖，重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入／輸出／錯(cuò)誤（一般到/dev/null，意即丟棄）

(可選)pid寫入文件

理解幾個(gè)要點(diǎn)

為什么要fork兩次

第一次fork，是為了脫離終端控制的魔爪。父進(jìn)程之所以退出，是因?yàn)榻K端敲擊鍵盤、或者關(guān)閉時(shí)給它發(fā)送了信號(hào)；而fork出來的子進(jìn)程，在父進(jìn)程自殺后成為孤兒進(jìn)程，進(jìn)而被操作系統(tǒng)的init進(jìn)程接管，因此脫離終端控制。

所以其實(shí)，第二次fork并不是必須的（很多開源項(xiàng)目里的代碼就沒有fork兩次）。只不過出于謹(jǐn)慎考慮，防止進(jìn)程再次打開一個(gè)控制終端。因?yàn)樽舆M(jìn)程現(xiàn)在是會(huì)話組長(zhǎng)了（對(duì)話期的首次進(jìn)程），有能力打開控制終端，再fork一次，孫子進(jìn)程就不能打開控制終端了。

文件描述符

Linux是“一切皆文件”，文件描述符是內(nèi)核為已打開的文件所創(chuàng)建的索引，通常是非負(fù)整數(shù)。進(jìn)程通過文件描述符執(zhí)行IO操作。

默認(rèn)情況下，0代表標(biāo)準(zhǔn)輸入，1代表標(biāo)準(zhǔn)輸出，2代表標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤。

umask權(quán)限掩碼

我們知道，在Linux中，任何一個(gè)文件都有讀（read）、寫（write）和執(zhí)行（execute）的三種使用權(quán)限。其中，讀的權(quán)限用數(shù)字4代表，寫權(quán)限是2，執(zhí)行權(quán)限是1。命令ls -l可以查看文件權(quán)限，r/w/x分別表示具有讀/寫/執(zhí)行權(quán)限。

任何文件，也都有用戶（User）,用戶組（Group）,其他組（Others）三種身份權(quán)限。一般用3個(gè)數(shù)字表示文件權(quán)限，例如754：

7，是User權(quán)限，即文件擁有者權(quán)限

5，是Group權(quán)限，擁有者所在用戶組的組員所具有的權(quán)限

4，是Others權(quán)限，即其他組用戶的權(quán)限啦

而umask是為了控制默認(rèn)權(quán)限，防止新建文件或文件夾具有全權(quán)。

系統(tǒng)一般默認(rèn)為022（使用命令umask查看），表示默認(rèn)創(chuàng)建文件的權(quán)限是644，文件夾是755。你應(yīng)該可以看出它們的規(guī)律，就是文件權(quán)限和umask的相加結(jié)果為666（笑），文件夾權(quán)限和umask的相加結(jié)果為777。

進(jìn)程組

每個(gè)進(jìn)程都屬于一個(gè)進(jìn)程組（PG,Process Group），進(jìn)程組可以包含多個(gè)進(jìn)程。
進(jìn)程組有一個(gè)進(jìn)程組長(zhǎng)（Leader），進(jìn)程組長(zhǎng)的ID（PID, Process ID）就作為整個(gè)進(jìn)程組的ID（PGID,Process Groupd ID）。

會(huì)話組

登陸終端時(shí)，就會(huì)創(chuàng)造一個(gè)會(huì)話，多個(gè)進(jìn)程組可以包含在一個(gè)會(huì)話中。而創(chuàng)建會(huì)話的進(jìn)程，就是會(huì)話組長(zhǎng)。
已經(jīng)是會(huì)話組長(zhǎng)的進(jìn)程，不可以再調(diào)用setsid()方法創(chuàng)建會(huì)話。因此，上面代碼中，子進(jìn)程可以調(diào)用setsid()，而父進(jìn)程不能，因?yàn)樗旧砭褪菚?huì)話組長(zhǎng)。

另外，sh（Bourne Shell）不支持會(huì)話機(jī)制，因?yàn)闀?huì)話機(jī)制需要shell支持工作控制（Job Control）。

守護(hù)進(jìn)程與后臺(tái)進(jìn)程

通過&符號(hào)，可以把命令放到后臺(tái)執(zhí)行。它與守護(hù)進(jìn)程是不同的：

守護(hù)進(jìn)程與終端無關(guān)，是被init進(jìn)程收養(yǎng)的孤兒進(jìn)程；而后臺(tái)進(jìn)程的父進(jìn)程是終端，仍然可以在終端打印

守護(hù)進(jìn)程在關(guān)閉終端時(shí)依然堅(jiān)挺；而后臺(tái)進(jìn)程會(huì)隨用戶退出而停止，除非加上nohup

守護(hù)進(jìn)程改變了會(huì)話、進(jìn)程組、工作目錄和文件描述符，后臺(tái)進(jìn)程直接繼承父進(jìn)程（shell）的

換句話說：守護(hù)進(jìn)程就是默默地奮斗打拼的有為青年，而后臺(tái)進(jìn)程是默默繼承老爸資產(chǎn)的富二代。