PHP7 网络编程(二)daemon守护进程
前言
在一个多任务的计算机操作系统中,守护进程(英语:daemon,/ˈdiːmən/或/ˈdeɪmən/)是一种在后台执行的计算机程序。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。
daemon 程序是一直运行的服务端程序,又称为守护进程。通常在系统后台运行,没有控制终端不与前台交互,daemon 程序一般作为系统服务使用。daemon 是长时间运行的进程,通常在系统启动后就运行,在系统关闭时才结束。一般说Daemon程序在后台运行,是因为它没有控制终端,无法和前台的用户交互。daemon程序一般都作为服务程序使用,等待客户端程序与它通信。我们也把运行的daemon程序称作守护进程。
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”。
系统通常在启动时一同起动守护进程。守护进程为对网络请求,硬件活动等进行响应,或其他通过某些任务对其他应用程序的请求进行回应提供支持。守护进程也能够对硬件进行配置(如在某些Linux系统上的devfsd),运行计划任务(例如cron),以及运行其他任务。每个进程都有一个父进程,子进程退出,父进程能得到子进程退出的状态。
守护进程简单地说就是可以脱离终端而在后台运行的进程 . 这在Linux中是非常常见的一种进程 , 比如apache或者mysql等服务启动后 , 就会以守护进程的方式进驻在内存中 。守护程序是在后台运行的应用程序,而不是由用户直接操作。守护进程的例子是Cron和MySQL。 使用PHP守护进程非常简单,并且需要使用PHP 4.1或更高版本编译参数:--enable-pcntl
假如有个耗时间的任务需要跑在后台 : 将所有mysql中user表中的2000万用户全部导入到redis中做预热缓存 , 那么这个任务估计一时半会是不会结束的 , 这个时候就需要编写一个php脚本以daemon形式运行在系统中 , 结束后自动推出。
在Linux中 , 有三种方式实现脚本后台化 :
1 . 在命令后添加一个&符号
比如 php task.php & . 这个方法的缺点在于 如果terminal终端关闭 , 无论是正常关闭还是非正常关闭 , 这个php进程都会随着终端关闭而关闭 , 其次是代码中如果有echo或者print_r之类的输出文本 , 会被输出到当前的终端窗口中 。
2 . 使用nohup命令
比如 nohup php task.php & . 默认情况下 , 代码中echo或者print_r之类输出的文本会被输出到php代码同级目录的nohup.out文件中 . 如果你用exit命令或者关闭按钮等正常手段关闭终端 , 该进程不会被关闭 , 依然会在后台持续运行 . 但是如果终端遇到异常退出或者终止 , 该php进程也会随即退出 . 本质上 , 也并非稳定可靠的daemon方案 。
编程中需要注意的地方有:
- 通过二次
pcntl_fork()
以及posix_setsid
让主进程脱离终端 - 通过
pcntl_signal()
忽略或者处理SIGHUP
信号 - 多进程程序需要通过二次
pcntl_fork()
或者pcntl_signal()
忽略SIGCHLD
信号防止子进程变成 Zombie 进程 - 通过
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 - 将运行进程的
STDIN/STDOUT/STDERR
重定向到/dev/null
或者其他流上
daemon有如下特征:
- 没有终端
- 后台运行
- 父进程 pid 为1
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。
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。
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) {
// 父进程会得到子进程号,所以这里是父进程执行的逻辑
exit('parent process. 1'."\n");
} 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('parent process. 2'."\n");
} else if ($pid2 < 0) {
exit("Failed to fork 2\n");
}
pcntl_fork() 函数创建一个子进程,这个子进程仅PID(进程号) 和PPID(父进程号)与其父进程不同。
返回值
成功时,在父进程执行线程内返回产生的子进程的PID,在子进程执行线程内返回 0,失败时,在 父进程上下文返回 -1,不会创建子进程,并且会引发一个PHP错误。
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。
php fork2.php
parent process. 1
parent process. 2
此时进程 b 事实上已经脱离任何的控制终端,例程:
cli_set_process_title('process_a'); $pidA = pcntl_fork(); if ($pidA > 0) {
exit(0);
} else if ($pidA < 0) {
exit(1);
} cli_set_process_title('process_b'); if (-1 === posix_setsid()) {
exit(2);
} while(true) {
sleep(1);
}
执行程序之后:
$ php cli-title.php
$ ps ax | grep -v grep | grep -E 'process_|PID'
PID TTY STAT TIME COMMAND
15725 ? Ss 0:00 process_b
重新打开一个shell窗口,效果一样,都在呢
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。
写一个demo测试下
<?php
// 第一次fork系统调用
$pid_A = pcntl_fork(); // 父进程 和 子进程 都会执行下面代码
if ($pid_A < 0) {
// 错误处理: 创建子进程失败时返回-1.
exit('A fork error ');
} else if ($pid_A > 0) {
// 父进程会得到子进程号,所以这里是父进程执行的逻辑
exit("A parent process exit \n");
} // B 作为孤儿进程,被 init 进程托管,此时,进程 B 处于进程组 A 中 // 子进程得到的$pid为0, 所以以下是子进程执行的逻辑,受控制终端的影响,控制终端关闭则这里也会退出 // [子进程] 控制终端未关闭前,将当前子进程提升会会话组组长,及进程组的leader
// 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
if (-1 == posix_setsid()) {
exit("Failed to setsid\n");
} // 此时进程 B 已经脱离任何的控制终端 // [子进程] 这时候在【进程组B】中,重新fork系统调用(二次fork)
$pid_B = pcntl_fork();
if ($pid_B < 0) {
exit('B fork error ');
} else if ($pid_B > 0) {
exit("B parent process exit \n");
} // [新子进程] 这里是新生成的进程组,不受控制终端的影响,写写自己的业务逻辑代码
for ($i = 1; $i <= 100; $i++) {
sleep(1);
file_put_contents('daemon.log',$i . "--" . date("Y-m-d H:i:s", time()) . "\n",FILE_APPEND);
}
Window 下跑回直接抛出异常
php runtime\daemon.php
PHP Fatal error: Uncaught Error: Call to undefined function pcntl_fork() in D:\phpStudy\PHPTutorial\WWW\notes\runtime\daemon.php:13
Stack trace:
#0 {main}
thrown in D:\phpStudy\PHPTutorial\WWW\notes\runtime\daemon.php on line 13
Linux 下执行,输出结果
php daemon.php
...
97--2018-09-07 03:50:09
98--2018-09-07 03:50:10
99--2018-09-07 03:50:11
100--2018-09-07 03:50:12
所以,现在即使关闭了终端,改脚本任然在后台守护进程运行
总结
以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对脚本之家的支持。
参考:
1、https://liaoaoyang.cn/articles/2017/08/22/php-daemon/
2、https://blog.ti-node.com/blog/6343348095782223873
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