守护进程(daemon)是一类在后台运行的特殊进程,用于执行特定的系统任务。本篇文章带大家了解一下PHP中实现daemon的方法,介绍一下编程中需要注意的地方。
PHP实现守护进程可以通过 pcntl
与 posix
扩展实现。
编程中需要注意的地方有:
pcntl_fork()
以及 posix_setsid
让主进程脱离终端pcntl_signal()
忽略或者处理 SIGHUP
信号pcntl_fork()
或者 pcntl_signal()
忽略 SIGCHLD
信号防止子进程变成 Zombie 进程umask()
设定文件权限掩码,防止继承文件权限而来的权限影响功能STDIN/STDOUT/STDERR
重定向到 /dev/null
或者其他流上如果要做的更好,还需要注意:
chdir()
防止操作错误路径文章的主角守护进程(daemon),Wikipedia 上的定义是:
在一个多任务的电脑操作系统中,守护进程(英语:daemon,/ˈdiːmən/或/ˈdeɪmən/)是一种在后台执行的电脑程序。此类程序会被以进程的形式初始化。守护进程程序的名称通常以字母“d”结尾:例如,syslogd就是指管理系统日志的守护进程。
通常,守护进程没有任何存在的父进程(即PPID=1),且在UNIX系统进程层级中直接位于init之下。守护进程程序通常通过如下方法使自己成为守护进程:对一个子进程运行fork,然后使其父进程立即终止,使得这个子进程能在init下运行。这种方法通常被称为“脱壳”。
UNIX环境高级编程(第二版)(以下使用简称 APUE 指代) 13章有云:
守护进程也成精灵进程( daemon )是生存周期较长的一种进程。它们常常在系统自举时启动,仅在系统关闭时才终止。因为他们没有控制终端,所以说他们是在后台运行的。
这里注意到,daemon有如下特征:
想要查看运行中的守护进程可以通过 ps -ax
或者 ps -ef
查看,其中 -x
表示会列出没有控制终端的进程。
二次 fork 与 setsid
fork 系统调用
fork 系统调用用于复制一个与父进程几乎完全相同的进程,新生成的子进程不同的地方在于与父进程有着不同的 pid 以及有不同的内存空间,根据代码逻辑实现,父子进程可以完成一样的工作,也可以不同。子进程会从父进程中继承比如文件描述符一类的资源。
PHP 中的 pcntl
扩展中实现了 pcntl_fork()
函数,用于在 PHP 中 fork 新的进程。
setsid 系统调用
setsid 系统调用则用于创建一个新的会话并设定进程组 id。
这里有几个概念:会话
,进程组
。
在 Linux 中,用户登录产生一个会话(Session),一个会话中包含一个或者多个进程组,一个进程组又包含多个进程。每个进程组有一个组长(Session Leader),它的 pid 就是进程组的组 id。进程组长一旦打开一个终端,这一个终端就被称为控制终端。一旦控制终端发生异常(断开、硬件错误等),会发出信号到进程组组长。
后台运行程序(如 shell 中以&
结尾执行指令)在终端关闭之后也会被杀死,就是没有处理好控制终端断开时发出的SIGHUP
信号,而SIGHUP
信号对于进程的默认行为则是退出进程。
调用 setsid
系统调用之后,会让当前的进程新建一个进程组,如果在当前进程中不打开终端的话,那么这一个进程组就不会存在控制终端,也就不会出现因为关闭终端而杀死进程的问题。
PHP 中的 posix
扩展中实现了 posix_setsid()
函数,用于在 PHP 中设定新的进程组。
孤儿进程
父进程比子进程先退出,子进程就会变成孤儿进程。
init 进程会收养孤儿进程,即孤儿进程的 ppid 变为 1。
二次 fork 的作用
首先,setsid
系统调用不能由进程组组长调用,会返回-1。
二次 fork 操作的样例代码如下:
$pid1 = pcntl_fork(); if ($pid1 > 0) { exit(0); } else if ($pid1 < 0) { exit("Failed to fork 1\n"); } if (-1 == posix_setsid()) { exit("Failed to setsid\n"); } $pid2 = pcntl_fork(); if ($pid2 > 0) { exit(0); } else if ($pid2 < 0) { exit("Failed to fork 2\n"); }
假定我们在终端中执行应用程序,进程为 a,第一次 fork 会生成子进程 b,如果 fork 成功,父进程 a 退出。b 作为孤儿进程,被 init 进程托管。
此时,进程 b 处于进程组 a 中,进程 b 调用 posix_setsid
要求生成新的进程组,调用成功后当前进程组变为 b。
此时进程 b 事实上已经脱离任何的控制终端,例程:
<?php cli_set_process_title(&#39;process_a&#39;); $pidA = pcntl_fork(); if ($pidA > 0) { exit(0); } else if ($pidA < 0) { exit(1); } cli_set_process_title(&#39;process_b&#39;); if (-1 === posix_setsid()) { exit(2); } while(true) { sleep(1); }
执行程序之后:
➜ ~ php56 2fork1.php ➜ ~ ps ax | grep -v grep | grep -E &#39;process_|PID&#39; PID TTY STAT TIME COMMAND 28203 ? Ss 0:00 process_b
从 ps 的结果来看,process_b 的 TTY 已经变成了 ?
,即没有对应的控制终端。
代码走到这里,似乎已经完成了功能,关闭终端之后 process_b 也没有被杀死,但是为什么还要进行第二次 fork 操作呢?
StackOverflow 上的一个回答写的很好:
The second fork(2) is there to ensure that the new process is not a session leader, so it won’t be able to (accidentally) allocate a controlling terminal, since daemons are not supposed to ever have a controlling terminal.
这是为了防止实际的工作的进程主动关联或者意外关联控制终端,再次 fork 之后生成的新进程由于不是进程组组长,是不能申请关联控制终端的。
综上,二次 fork 与 setsid 的作用是生成新的进程组,防止工作进程关联控制终端。
SIGHUP 信号处理
一个进程收到 SIGHUP
信号的默认动作是结束进程。
而 SIGHUP
会在如下情况下发出:
由于实际的工作进程不在前台进程组中,而且进程组的组长已经退出并且没有控制终端,不处理正常情况下当然也没有问题,然而为了防止偶然的收到 SIGHUP
导致进程退出,也为了遵循守护进程程序设计的惯例,还是应当处理这一信号。
Zombie 进程处理
何为 Zombie 进程
简单来说,子进程先于父进程退出,父进程没有调用 wait
系统调用处理,进程变为 Zombie 进程。
子进程先于父进程退出时,会向父进程发送 SIGCHLD
信号,如果父进程没有处理,子进程也会变为 Zombie 进程。
Zombie 进程会占用可 fork 的进程数,Zombie 进程过多会导致无法 fork 新的进程。
此外,Linux 系统中 ppid 为 init 进程的进程,变为 Zombie 后会由 init 进程回收管理。
Zombie 进程的处理
从 Zombie 进程的特点,对于多进程的daemon,可以通过两个途径解决这一问题:
SIGCHLD
信号父进程处理信号无需多说,注册信号处理回调函数,调用回收方法即可。
对于让子进程被 init 接管,则可以通过2次 fork 的方法,让第一次 fork 出的子进程 a 再 fork 出实际的工作进程 b,让 a 先行退出,使得 b 成为孤儿进程,这样就能被 init 进程托管了。
umask
umask 会从父进程中继承,影响创建文件的权限。
PHP 手册上提到:
umask() 将 PHP 的 umask 设定为 mask & 0777 并返回原来的 umask。当 PHP 被作为服务器模块使用时,在每个请求结束后 umask 会被恢复。
如果父进程的 umask 没有设定好,那么在执行一些文件操作时,会出现意想不到的效果:
➜ ~ cat test_umask.php <?php chdir(&#39;/tmp&#39;); umask(0066); mkdir(&#39;test_umask&#39;, 0777); ➜ ~ php test_umask.php ➜ ~ ll /tmp | grep umask drwx--x--x 2 root root 4.0K 8月 22 17:35 test_umask
所以,为了保证每一次都能按照预期的权限操作文件,需要置0 umask 值。
重定向0/1/2
这里的0/1/2分别指的是 STDIN/STDOUT/STDERR
,即标准输入/输出/错误三个流。
样例
首先来看一个样例:
上述代码几乎完成了文章最开始部分提及的各个方面,唯一不同的是没有对标准流做处理。通过
php not_redirect_std_stream_daemon.php
指令也能让程序在后台进行。在
sleep
的间隙,关闭终端,会发现进程退出。通过
strace
观察系统调用的情况:➜ ~ strace -p 6723 Process 6723 attached - interrupt to quit restart_syscall(<... resuming interrupted call ...>) = 0 write(1, "1503417004\n", 11) = 11 rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0 rt_sigaction(SIGCHLD, NULL, {SIG_DFL, [], 0}, 8) = 0 rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0 nanosleep({10, 0}, 0x7fff71a30ec0) = 0 write(1, "1503417014\n", 11) = -1 EIO (Input/output error) close(2) = 0 close(1) = 0 munmap(0x7f35abf59000, 4096) = 0 close(0) = 0发现发生了 EIO 错误,导致进程退出。
原因很简单,即我们编写的 daemon 程序使用了当时启动时终端提供的标准流,当终端关闭时,标准流变得不可读不可写,一旦尝试读写,会导致进程退出。
在信海龙的博文《一个echo引起的进程崩溃》中也提到过类似的问题。
解决方案
APUE 样例
APUE 13.3中提到过一条编程规则(第6条):
某些守护进程打开
/dev/null
时期具有文件描述符0、1和2,这样,任何一个视图读标准输入、写标准输出或者标准错误的库例程都不会产生任何效果。因为守护进程并不与终端设备相关联,所以不能在终端设备上显示器输出,也无从从交互式用户那里接受输入。及时守护进程是从交互式会话启动的,但因为守护进程是在后台运行的,所以登录会话的终止并不影响守护进程。如果其他用户在同一终端设备上登录,我们也不会在该终端上见到守护进程的输出,用户也不可期望他们在终端上的输入会由守护进程读取。简单来说:
例程中使用:
for (i = 0; i < rl.rlim_max; i++) close(i); fd0 = open("/dev/null", O_RDWR); fd1 = dup(0); fd2 = dup(0);
实现了这一个功能。dup()
(参考手册)系统调用会复制输入参数中的文件描述符,并复制到最小的未分配文件描述符上。所以上述例程可以理解为:
关闭所有可以打开的文件描述符,包括标准输入输出错误; 打开/dev/null并赋值给变量fd0,因为标准输入已经关闭了,所以/dev/null会绑定到0,即标准输入; 因为最小未分配文件描述符为1,复制文件描述符0到文件描述符1,即标准输出也绑定到/dev/null; 因为最小未分配文件描述符为2,复制文件描述符0到文件描述符2,即标准错误也绑定到/dev/null;复制代码
开源项目实现:Workerman
Workerman 中的 Worker.php 中的 resetStd()
方法实现了类似的操作。
/** * Redirect standard input and output. * * @throws Exception */ public static function resetStd() { if (!self::$daemonize) { return; } global $STDOUT, $STDERR; $handle = fopen(self::$stdoutFile, "a"); if ($handle) { unset($handle); @fclose(STDOUT); @fclose(STDERR); $STDOUT = fopen(self::$stdoutFile, "a"); $STDERR = fopen(self::$stdoutFile, "a"); } else { throw new Exception(&#39;can not open stdoutFile &#39; . self::$stdoutFile); } }
Workerman 中如此实现,结合博文,可能与 PHP 的 GC 机制有关,对于 fd 0 1 2来说,PHP 会维持对这三个资源的引用计数,在直接 fclose 之后,会使得这几个 fd 对应的资源类型的变量引用计数为0,导致触发回收。所需要做的就是将这些变量变为全局变量,保证引用的存在。
推荐学习:《PHP视频教程》
以上是什么是daemon?PHP中如何实现daemon?的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!