Python實現守護進程

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考慮如下場景：你編寫了一個python服務程序，並且在命令行下啟動，而你的命令行會話又被終端所控制，python服務成了終端程序的一個子進程。因此如果你關閉了終端，這個命令行程序也會隨之關閉。

要使你的python服務不受終端影響而常駐系統，就需要將它變成守護進程。

守護進程就是Daemon程序，是一種在系統後台執行的程序，它獨立於控制終端並且執行一些周期任務或觸發事件，通常被命名為"d"字母結尾，如常見的httpd、syslogd、systemd和dockerd等。

代碼實現

python可以很簡潔地實現守護進程，下面先給出代碼和相應注釋：

# coding=utf8nimport osnimport sysnimport atexitnnndef daemonize(pid_file=None):n """n 創建守護進程n :param pid_file: 保存進程id的文件n :return:n """n # 從父進程fork一個子進程出來n pid = os.fork()n # 子進程的pid一定為0，父進程大於0n if pid:n # 退出父進程，sys.exit()方法比os._exit()方法會多執行一些刷新緩衝工作n sys.exit(0)nn # 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的卸載n os.chdir(/)n # 子進程默認繼承父進程的umask（文件許可權掩碼），重設為0（完全控制），以免影響程序讀寫文件n os.umask(0)n # 讓子進程成為新的會話組長和進程組長n os.setsid()nn # 注意了，這裡是第2次fork，也就是子進程的子進程，我們把它叫為孫子進程n _pid = os.fork()n if _pid:n # 退出子進程n sys.exit(0)nn # 此時，孫子進程已經是守護進程了，接下來重定向標準輸入、輸出、錯誤的描述符(是重定向而不是關閉, 這樣可以避免程序在 print 的時候出錯)nn # 刷新緩衝區先，小心使得萬年船n sys.stdout.flush()n sys.stderr.flush()nn # dup2函數原子化地關閉和複製文件描述符，重定向到/dev/nul，即丟棄所有輸入輸出n with open(/dev/null) as read_null, open(/dev/null, w) as write_null:n os.dup2(read_null.fileno(), sys.stdin.fileno())n os.dup2(write_null.fileno(), sys.stdout.fileno())n os.dup2(write_null.fileno(), sys.stderr.fileno())nn # 寫入pid文件n if pid_file:n with open(pid_file, w+) as f:n f.write(str(os.getpid()))n # 註冊退出函數，進程異常退出時移除pid文件n atexit.register(os.remove, pid_file)n

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)、文件許可權掩碼(umask)、進程組和會話組(setsid)
子進程fork孫子進程，退出子進程
孫子進程刷新緩衝，重定向標準輸入／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

為什麼要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、或者關閉時給它發送了信號；而fork出來的子進程，在父進程自殺後成為孤兒進程，進而被操作系統的init進程接管，因此脫離終端控制。

所以其實，第二次fork並不是必須的（很多開源項目里的代碼就沒有fork兩次）。只不過出於謹慎考慮，防止進程再次打開一個控制終端。因為子進程現在是會話組長了（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」，文件描述符是內核為已打開的文件所創建的索引，通常是非負整數。進程通過文件描述符執行IO操作。

默認情況下，0代表標準輸入，1代表標準輸出，2代表標準錯誤。

umask許可權掩碼

我們知道，在Linux中，任何一個文件都有讀（read）、寫（write）和執行（execute）的三種使用許可權。其中，讀的許可權用數字4代表，寫許可權是2，執行許可權是1。命令ls -l可以查看文件許可權，r/w/x分別表示具有讀/寫/執行許可權。

任何文件，也都有用戶（User）,用戶組（Group）,其他組（Others）三種身份許可權。一般用3個數字表示文件許可權，例如754：

7，是User許可權，即文件擁有者許可權
5，是Group許可權，擁有者所在用戶組的組員所具有的許可權
4，是Others許可權，即其他組用戶的許可權啦

而umask是為了控制默認許可權，防止新建文件或文件夾具有全權。

系統一般默認為022（使用命令umask查看），表示默認創建文件的許可權是644，文件夾是755。你應該可以看出它們的規律，就是文件許可權和umask的相加結果為666（笑），文件夾許可權和umask的相加結果為777。

進程組

每個進程都屬於一個進程組（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，就會創造一個會話，多個進程組可以包含在一個會話中。而創建會話的進程，就是會話組長。

已經是會話組長的進程，不可以再調用setsid()方法創建會話。因此，上面代碼中，子進程可以調用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）。

守護進程與後台進程

通過&符號，可以把命令放到後台執行。它與守護進程是不同的：

守護進程與終端無關，是被init進程收養的孤兒進程；而後台進程的父進程是終端，仍然可以在終端列印
守護進程在關閉終端時依然堅挺；而後台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，後台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鬥打拚的有為青年，而後台進程是默默繼承老爸資產的富二代。

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