Python如何實現(xiàn)守護進程的方法示例

護進程：通常被定義為一個后臺進程，而且它不屬于任何一個終端會話(terminal session)。許多系統(tǒng)服務(wù)由守護程序?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是如何實現(xiàn)守護進程的方法示例

場景設(shè)置：

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

守護進程就是Daemon程序，是一種在系統(tǒng)后臺執(zhí)行的程序，它獨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。

代碼實現(xiàn)

python可以很簡潔地實現(xiàn)守護進程，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)建守護進程
 :param pid_file: 保存進程id的文件
 :return:
 """
 # 從父進程fork一個子進程出來
 pid = os.fork()
 # 子進程的pid一定為0，父進程大于0
 if pid:
 # 退出父進程，sys.exit()方法比os._exit()方法會多執(zhí)行一些刷新緩沖工作
 sys.exit(0)
 
 # 子進程默認繼承父進程的工作目錄，最好是變更到根目錄，否則回影響文件系統(tǒng)的卸載
 os.chdir('/')
 # 子進程默認繼承父進程的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)
 # 讓子進程成為新的會話組長和進程組長
 os.setsid()
 
 # 注意了，這里是第2次fork，也就是子進程的子進程，我們把它叫為孫子進程
 _pid = os.fork()
 if _pid:
 # 退出子進程
 sys.exit(0)
 
 # 此時，孫子進程已經(jīng)是守護進程了，接下來重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出、錯誤的描述符(是重定向而不是關(guān)閉, 這樣可以避免程序在 print 的時候出錯)
 
 # 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()))
 # 注冊退出函數(shù)，進程異常退出時移除pid文件
 atexit.register(os.remove, pid_file)

概括一下守護進程的編寫步驟：

fork出子進程，退出父進程

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

子進程fork孫子進程，退出子進程

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

(可選)pid寫入文件

理解幾個要點

為什么要fork兩次

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

所以其實，第二次fork并不是必須的（很多開源項目里的代碼就沒有fork兩次）。只不過出于謹(jǐn)慎考慮，防止進程再次打開一個控制終端。因為子進程現(xiàn)在是會話組長了（對話期的首次進程），有能力打開控制終端，再fork一次，孫子進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，通常是非負整數(shù)。進程通過文件描述符執(zhí)行IO操作。

默認情況下，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)錯誤。

umask權(quán)限掩碼

我們知道，在Linux中，任何一個文件都有讀（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)一般默認為022（使用命令umask查看），表示默認創(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。

進程組

每個進程都屬于一個進程組（PG,Process Group），進程組可以包含多個進程。
進程組有一個進程組長（Leader），進程組長的ID（PID, Process ID）就作為整個進程組的ID（PGID,Process Groupd ID）。

會話組

登陸終端時，就會創(chuàng)造一個會話，多個進程組可以包含在一個會話中。而創(chuàng)建會話的進程，就是會話組長。
已經(jīng)是會話組長的進程，不可以再調(diào)用setsid()方法創(chuàng)建會話。因此，上面代碼中，子進程可以調(diào)用setsid()，而父進程不能，因為它本身就是會話組長。

另外，sh（Bourne Shell）不支持會話機制，因為會話機制需要shell支持工作控制（Job Control）。

守護進程與后臺進程

通過&符號，可以把命令放到后臺執(zhí)行。它與守護進程是不同的：

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

守護進程在關(guān)閉終端時依然堅挺；而后臺進程會隨用戶退出而停止，除非加上nohup

守護進程改變了會話、進程組、工作目錄和文件描述符，后臺進程直接繼承父進程（shell）的

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