PHP7 網絡編程（二）daemon守護進程

前言

在一個多任務的計算機操做系統中，守護進程（英語：daemon，/ˈdiːmən/或/ˈdeɪmən/）是一種在後臺執行的計算機程序。此類程序會被以進程的形式初始化。守護進程程序的名稱一般以字母「d」結尾：例如，syslogd就是指管理系統日誌的守護進程。

 

daemon 程序是一直運行的服務端程序，又稱爲守護進程。一般在系統後臺運行，沒有控制終端不與前臺交互，daemon 程序通常做爲系統服務使用。daemon  是長時間運行的進程，一般在系統啓動後就運行，在系統關閉時才結束。通常說Daemon程序在後臺運行，是由於它沒有控制終端，沒法和前臺的用戶交互。daemon程序通常都做爲服務程序使用，等待客戶端程序與它通訊。咱們也把運行的daemon程序稱做守護進程。

 

一般，守護進程沒有任何存在的父進程（即PPID=1），且在UNIX系統進程層級中直接位於init之下。守護進程程序一般經過以下方法使本身成爲守護進程：對一個子進程運行fork，而後使其父進程當即終止，使得這個子進程能在init下運行。這種方法一般被稱爲「脫殼」。

 

系統一般在啓動時一同起動守護進程。守護進程爲對網絡請求，硬件活動等進行響應，或其餘經過某些任務對其餘應用程序的請求進行迴應提供支持。守護進程也可以對硬件進行配置（如在某些Linux系統上的devfsd），運行計劃任務（例如cron），以及運行其餘任務。每一個進程都有一個父進程，子進程退出，父進程能獲得子進程退出的狀態。

 

守護進程簡單地說就是能夠脫離終端而在後臺運行的進程 . 這在Linux中是很是常見的一種進程 , 好比apache或者mysql等服務啓動後 , 就會以守護進程的方式進駐在內存中 。守護程序是在後臺運行的應用程序，而不是由用戶直接操做。守護進程的例子是Cron和MySQL。 使用PHP守護進程很是簡單，而且須要使用PHP 4.1或更高版本編譯參數：--enable-pcntl

 

假若有個耗時間的任務須要跑在後臺 : 將全部mysql中user表中的2000萬用戶所有導入到redis中作預熱緩存 , 那麼這個任務估計一時半會是不會結束的 , 這個時候就須要編寫一個php腳本以daemon形式運行在系統中 , 結束後自動推出。

在Linux中 , 有三種方式實現腳本後臺化 :

1 . 在命令後添加一個&符號

好比 php task.php & . 這個方法的缺點在於 若是terminal終端關閉 , 不管是正常關閉仍是非正常關閉 , 這個php進程都會隨着終端關閉而關閉 , 其次是代碼中若是有echo或者print_r之類的輸出文本 , 會被輸出到當前的終端窗口中 。

2 . 使用nohup命令 

好比 nohup php task.php & . 默認狀況下 , 代碼中echo或者print_r之類輸出的文本會被輸出到php代碼同級目錄的nohup.out文件中 . 若是你用exit命令或者關閉按鈕等正常手段關閉終端 , 該進程不會被關閉 , 依然會在後臺持續運行 . 可是若是終端遇到異常退出或者終止 , 該php進程也會隨即退出 . 本質上 , 也並不是穩定可靠的daemon方案 。

3 . 經過 pcntl 與 posix 擴展實現

編程中須要注意的地方有：

• 經過二次 pcntl_fork() 以及 posix_setsid 讓主進程脫離終端
• 經過 pcntl_signal() 忽略或者處理 SIGHUP 信號
• 多進程程序須要經過二次 pcntl_fork() 或者 pcntl_signal() 忽略 SIGCHLD 信號防止子進程變成 Zombie 進程
• 經過 umask() 設定文件權限掩碼，防止繼承文件權限而來的權限影響功能
• 將運行進程的 STDIN/STDOUT/STDERR 重定向到 /dev/null 或者其餘流上

daemon有以下特徵：

• 沒有終端
• 後臺運行
• 父進程 pid 爲1

想要查看運行中的守護進程能夠經過 ps -ax 或者 ps -ef 查看，其中 -x 表示會列出沒有控制終端的進程。

fork 系統調用

       fork 系統調用用於複製一個與父進程幾乎徹底相同的進程，新生成的子進程不一樣的地方在於與父進程有着不一樣的 pid 以及有不一樣的內存空間，根據代碼邏輯實現，父子進程能夠完成同樣的工做，也能夠不一樣。子進程會從父進程中繼承好比文件描述符一類的資源。

PHP 中的 pcntl 擴展中實現了 pcntl_fork() 函數，用於在 PHP 中 fork 新的進程。

setsid 系統調用

setsid 系統調用則用於建立一個新的會話並設定進程組 id。這裏有幾個概念：會話，進程組。

　　在 Linux 中，用戶登陸產生一個會話（Session），一個會話中包含一個或者多個進程組，一個進程組又包含多個進程。每一個進程組有一個組長（Session Leader），它的 pid 就是進程組的組 id。進程組長一旦打開一個終端，這一個終端就被稱爲控制終端。一旦控制終端發生異常（斷開、硬件錯誤等），會發出信號到進程組組長。

　　後臺運行程序（如 shell 中以&結尾執行指令）在終端關閉以後也會被殺死，就是沒有處理好控制終端斷開時發出的SIGHUP信號，而SIGHUP信號對於進程的默認行爲則是退出進程。

調用 setsid 系統調用以後，會讓當前的進程新建一個進程組，若是在當前進程中不打開終端的話，那麼這一個進程組就不會存在控制終端，也就不會出現由於關閉終端而殺死進程的問題。

PHP 中的 posix 擴展中實現了 posix_setsid() 函數，用於在 PHP 中設定新的進程組。

二次 fork 的做用

首先，setsid 系統調用不能由進程組組長調用，會返回-1。

二次 fork 操做的樣例代碼以下：

$pid1 = pcntl_fork();

if ($pid1 > 0) {
    // 父進程會獲得子進程號，因此這裏是父進程執行的邏輯
    exit('parent process. 1'."\n");
} else if ($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() 函數建立一個子進程，這個子進程僅PID（進程號） 和PPID（父進程號）與其父進程不一樣。

返回值

　　成功時，在父進程執行線程內返回產生的子進程的PID，在子進程執行線程內返回 0，失敗時，在 父進程上下文返回 -1，不會建立子進程，而且會引起一個PHP錯誤。

假定咱們在終端中執行應用程序，進程爲 a，第一次 fork 會生成子進程 b，若是 fork 成功，父進程 a 退出。b 做爲孤兒進程，被 init 進程託管。

此時，進程 b 處於進程組 a 中，進程 b 調用 posix_setsid 要求生成新的進程組，調用成功後當前進程組變爲 b。

php fork2.php 
parent process. 1
parent process. 2

此時進程 b 事實上已經脫離任何的控制終端，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);
}

執行程序以後：　　

$ php cli-title.php 
$ ps ax | grep -v grep | grep -E 'process_|PID'
  PID TTY      STAT   TIME COMMAND
15725 ?        Ss     0:00 process_b

從新打開一個shell窗口，效果同樣，都在呢

從 ps 的結果來看，process_b 的 TTY 已經變成了 ？，即沒有對應的控制終端。

代碼走到這裏，彷佛已經完成了功能，關閉終端以後 process_b 也沒有被殺死，可是爲何還要進行第二次 fork 操做呢？

StackOverflow 上的一個回答寫的很好：

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.

這是爲了防止實際的工做的進程主動關聯或者意外關聯控制終端，再次 fork 以後生成的新進程因爲不是進程組組長，是不能申請關聯控制終端的。

綜上，二次 fork 與 setsid 的做用是生成新的進程組，防止工做進程關聯控制終端。　

寫一個demo測試下

<?php
// 第一次fork系統調用
$pid_A = pcntl_fork();

// 父進程 和 子進程 都會執行下面代碼
if ($pid_A < 0) {
    // 錯誤處理: 建立子進程失敗時返回-1.
    exit('A fork error ');
} else if ($pid_A > 0) {
     // 父進程會獲得子進程號，因此這裏是父進程執行的邏輯
    exit("A parent process exit \n");
}

// B 做爲孤兒進程，被 init 進程託管，此時，進程 B 處於進程組 A 中

// 子進程獲得的$pid爲0, 因此如下是子進程執行的邏輯，受控制終端的影響，控制終端關閉則這裏也會退出

// [子進程] 控制終端未關閉前，將當前子進程提高會會話組組長，及進程組的leader
// 進程 B 調用 posix_setsid 要求生成新的進程組，調用成功後當前進程組變爲 B
if (-1 == posix_setsid()) {
    exit("Failed to setsid\n");
}

// 此時進程 B 已經脫離任何的控制終端

// [子進程]  這時候在【進程組B】中，從新fork系統調用（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");
}

// [新子進程] 這裏是新生成的進程組，不受控制終端的影響，寫寫本身的業務邏輯代碼
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 下跑回直接拋出異常

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 下執行，輸出結果

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

因此，如今即便關閉了終端，改腳本任然在後臺守護進程運行

總結

以上就是這篇文章的所有內容了，但願本文的內容對你們的學習或者工做具備必定的參考學習價值，若是有疑問你們能夠留言交流，謝謝你們對腳本之家的支持。

參考：

一、https://liaoaoyang.cn/articles/2017/08/22/php-daemon/

二、https://blog.ti-node.com/blog/6343348095782223873