Daemon守護(hù)進(jìn)程

這又是一個(gè)有趣的概念，daemon在英語(yǔ)中是"精靈"的意思，就像我們經(jīng)常在迪斯尼動(dòng)畫里見(jiàn)到的那些，有些會(huì)飛，有些不會(huì)，經(jīng)常圍著動(dòng)畫片的主人公轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去，啰里啰唆地提一些忠告，時(shí)不時(shí)倒霉地撞在柱子上，有時(shí)候還會(huì)想出一些小小的花招，把主人公從敵人手中救出來(lái)，正因如此，daemon有時(shí)也被譯作"守護(hù)神"。所以，daemon進(jìn)程在國(guó)內(nèi)也有兩種譯法，有些人譯作"精靈進(jìn)程"，有些人譯作"守護(hù)進(jìn)程"，這兩種稱呼的出現(xiàn)頻率都很高。

與真正的daemon相似，daemon進(jìn)程也習(xí)慣于把自己隱藏在人們的視線之外，默默為系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)，有時(shí)人們也把它們稱作"后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程"。daemon進(jìn)程的壽命很長(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)，從它們一被執(zhí)行開(kāi)始，直到整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉，它們才會(huì)退出。幾乎所有的服務(wù)器程序，包括我們熟知的Apache和wu-FTP，都用daemon進(jìn)程的形式實(shí)現(xiàn)。很多Linux下常見(jiàn)的命令如inetd和ftpd，末尾的字母d就是指daemon。

為什么一定要使用daemon進(jìn)程呢？Linux中每一個(gè)系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交流的界面稱為終端（terminal），每一個(gè)從此終端開(kāi)始運(yùn)行的進(jìn)程都會(huì)依附于這個(gè)終端，這個(gè)終端就稱為這些進(jìn)程的控制終端（Controlling terminal），當(dāng)控制終端被關(guān)閉時(shí)，相應(yīng)的進(jìn)程都會(huì)被自動(dòng)關(guān)閉。關(guān)于這點(diǎn)，讀者可以用X-Window中的XTerm試驗(yàn)一下，（每一個(gè)XTerm就是一個(gè)打開(kāi)的終端，）我們可以通過(guò)鍵入命令啟動(dòng)應(yīng)用程序，比如：$netscape 然后我們關(guān)閉XTerm窗口，剛剛啟動(dòng)的netscape窗口也會(huì)隨之一同突然蒸發(fā)。但是daemon進(jìn)程卻能夠突破這種限制，即使對(duì)應(yīng)的終端關(guān)閉，它也能在系統(tǒng)中長(zhǎng)久地存在下去，如果我們想讓某個(gè)進(jìn)程長(zhǎng)命百歲，不因?yàn)橛脩艋蚪K端或其他的變化而受到影響，就必須把這個(gè)進(jìn)程變成一個(gè)daemon進(jìn)程。

Daemon進(jìn)程的編程規(guī)則

如果想把自己的進(jìn)程變成daemon進(jìn)程，我們必須嚴(yán)格按照以下步驟進(jìn)行：

1. 調(diào)用fork產(chǎn)生一個(gè)子進(jìn)程，同時(shí)父進(jìn)程退出。我們所有后續(xù)工作都在子進(jìn)程中完成。這樣做我們可以：

• 如果我們是從命令行執(zhí)行的該程序，這可以造成程序執(zhí)行完畢的假象，shell會(huì)回去等待下一條命令；
• 剛剛通過(guò)fork產(chǎn)生的新進(jìn)程一定不會(huì)是一個(gè)進(jìn)程組的組長(zhǎng)，這為第2步的執(zhí)行提供了前提保障。

這樣做還會(huì)出現(xiàn)一種很有趣的現(xiàn)象：由于父進(jìn)程已經(jīng)先于子進(jìn)程退出，會(huì)造成子進(jìn)程沒(méi)有父進(jìn)程，變成一個(gè)孤兒進(jìn)程（orphan）。每當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)孤兒進(jìn)程，就會(huì)自動(dòng)由1號(hào)進(jìn)程收養(yǎng)它，這樣，原先的子進(jìn)程就會(huì)變成1號(hào)進(jìn)程的子進(jìn)程。

2. 調(diào)用setsid系統(tǒng)調(diào)用。這是整個(gè)過(guò)程中最重要的一步。它的作用是創(chuàng)建一個(gè)新的會(huì)話（session），并自任該會(huì)話的組長(zhǎng)（session leader）。如果調(diào)用進(jìn)程是一個(gè)進(jìn)程組的組長(zhǎng)，調(diào)用就會(huì)失敗，但這已經(jīng)在第1步得到了保證。調(diào)用setsid有3個(gè)作用：

• 讓進(jìn)程擺脫原會(huì)話的控制；
• 讓進(jìn)程擺脫原進(jìn)程組的控制；
• 讓進(jìn)程擺脫原控制終端的控制；

總之，就是讓調(diào)用進(jìn)程完全獨(dú)立出來(lái)，脫離所有其他進(jìn)程的控制。

3. 把當(dāng)前工作目錄切換到根目錄。

如果我們是在一個(gè)臨時(shí)加載的文件系統(tǒng)上執(zhí)行這個(gè)進(jìn)程的，比如：/mnt/floppy/，該進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄就會(huì)是/mnt/floppy/。在整個(gè)進(jìn)程運(yùn)行期間該文件系統(tǒng)都無(wú)法被卸下（umount），而無(wú)論我們是否在使用這個(gè)文件系統(tǒng)，這會(huì)給我們帶來(lái)很多不便。解決的方法是使用chdir系統(tǒng)調(diào)用把當(dāng)前工作目錄變?yōu)楦夸?，?yīng)該不會(huì)有人想把根目錄卸下吧。

當(dāng)然，在這一步里，如果有特殊的需要，我們也可以把當(dāng)前工作目錄換成其他的路徑，比如/tmp。

4. 將文件權(quán)限掩碼設(shè)為0。

這需要調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用umask，參見(jiàn)附錄3。每個(gè)進(jìn)程都會(huì)從父進(jìn)程那里繼承一個(gè)文件權(quán)限掩碼，當(dāng)創(chuàng)建新文件時(shí)，這個(gè)掩碼被用于設(shè)定文件的默認(rèn)訪問(wèn)權(quán)限，屏蔽掉某些權(quán)限，如一般用戶的寫權(quán)限。當(dāng)另一個(gè)進(jìn)程用exec調(diào)用我們編寫的daemon程序時(shí)，由于我們不知道那個(gè)進(jìn)程的文件權(quán)限掩碼是什么，這樣在我們創(chuàng)建新文件時(shí)，就會(huì)帶來(lái)一些麻煩。所以，我們應(yīng)該重新設(shè)置文件權(quán)限掩碼，我們可以設(shè)成任何我們想要的值，但一般情況下，大家都把它設(shè)為0，這樣，它就不會(huì)屏蔽用戶的任何操作。

如果你的應(yīng)用程序根本就不涉及創(chuàng)建新文件或是文件訪問(wèn)權(quán)限的設(shè)定，你也完全可以把文件權(quán)限掩碼一腳踢開(kāi)，跳過(guò)這一步。

5. 關(guān)閉所有不需要的文件。

同文件權(quán)限掩碼一樣，我們的新進(jìn)程會(huì)從父進(jìn)程那里繼承一些已經(jīng)打開(kāi)了的文件。這些被打開(kāi)的文件可能永遠(yuǎn)不被我們的daemon進(jìn)程讀或?qū)?，但它們一樣消耗系統(tǒng)資源，而且可能導(dǎo)致所在的文件系統(tǒng)無(wú)法卸下。需要指出的是，文件描述符為0、1和2的三個(gè)文件（文件描述符的概念將在下一章介紹），也就是我們常說(shuō)的輸入、輸出和報(bào)錯(cuò)這三個(gè)文件也需要被關(guān)閉。很可能不少讀者會(huì)對(duì)此感到奇怪，難道我們不需要輸入輸出嗎？但事實(shí)是，在上面的第2步后，我們的daemon進(jìn)程已經(jīng)與所屬的控制終端失去了聯(lián)系，我們從終端輸入的字符不可能達(dá)到daemon進(jìn)程，daemon進(jìn)程用常規(guī)的方法（如printf）輸出的字符也不可能在我們的終端上顯示出來(lái)。所以這三個(gè)文件已經(jīng)失去了存在的價(jià)值，也應(yīng)該被關(guān)閉。

編寫守護(hù)進(jìn)程

在我之前的文章中，介紹過(guò)Gearman的使用。在我的項(xiàng)目中，我使用了PHP來(lái)編寫一直運(yùn)行的Worker。如果按照Gearman官方推薦的例子，只是簡(jiǎn)單的一個(gè)循環(huán)來(lái)等待任務(wù)，會(huì)有一些問(wèn)題，包括：1、當(dāng)代碼進(jìn)行過(guò)修改之后，如何讓代碼的修改生效；2、重啟Worker的時(shí)候，如何保證當(dāng)前的任務(wù)處理完成才重啟。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我考慮了以下的解決方法：

1. 每次修改完代碼后，Worker需要手工重啟（先殺死然后啟動(dòng)）。這個(gè)只能解決重新加載配置文件的問(wèn)題。
2. 在Worker中設(shè)置，單次任務(wù)循環(huán)完成后，就對(duì)Worker進(jìn)行重啟。這個(gè)方案的問(wèn)題在于消耗比較大。
3. 在Worker中添加一個(gè)退出函數(shù)，如果需要Worker退出的時(shí)候，在Client端發(fā)送一個(gè)優(yōu)先級(jí)比較高的退出調(diào)用。這個(gè)需要客戶端配合，在使用后臺(tái)類任務(wù)時(shí)，不太適合。
4. 在Worker中檢查文件是否發(fā)生變化，如果發(fā)生了變化，退出并重啟自身。
5. 為Worker編寫信號(hào)控制，接受重啟指令，類似于 http restart graceful 指令。

最后，結(jié)合4和5兩種方法，可以實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)Daemon，如果配置文件發(fā)生了變化，他就會(huì)自動(dòng)重啟；如果接受到了用戶的 kill -1 pid 信號(hào)，也會(huì)重新啟動(dòng)。

代碼如下：

<?php

declare( ticks = 1 );
// This case will check the config file regularly, if the config file changed, it will restart it self
// If you want to restart the daemon gracefully, give it a HUP signal
// by shiqiang<cocowool@gmail.com> at 2011-12-04

$init_md5 = md5_file( 'config.php');

// register signal handler
pcntl_signal( SIGALRM, "signal_handler", true );
pcntl_signal( SIGHUP, 'signal_handler', TRUE );

$job_flag = FALSE;    //Job status flag, to justify if the job has been finished
$signal_flag = FALSE;    //Signal status flag, to justify whether we received the kill -1 signal

while( 1 ){
    $job_flag = FALSE;    //Job status flag
    print "Worker start running ... n";
    sleep(5);
    print "Worker's task done ... n";
    $flag = TRUE;    //Job status flag
    AutoStart( $signal_flag );
}

function signal_handler( $signal ) {
    global $job_flag;
    global $signal_flag;

    switch( $signal ){
        case SIGQUIT:
            print date('y-m-d H:i:s', time() ) . " Caught Signal : SIGQUIT - No : $signal n";
            exit(0);
            break;
        case SIGSTOP:
            print date('y-m-d H:i:s', time() ) . " Caught Signal : SIGSTOP - No : $signal n";
            break;
        case SIGHUP:
            print date('y-m-d H:i:s', time() ) . " Caught Signal : SIGHUP - No : $signal n";
            if( $flag === TRUE ){
                AutoStart( TRUE );
            }else{
                $signal_flag = TRUE;
            }
            break;
        case SIGALRM:
            print date('y-m-d H:i:s', time() ) . " Caught Signal : SIGALRM - No : $signal n";
            //pcntl_exec( '/bin/ls' );
            pcntl_alarm( 5 );
            break;
        default:
            break;
    }
}

function AutoStart( $signal = FALSE, $filename = 'config.php' ){
    global $init_md5;

    if( $signal || md5_file( $filename ) != $init_md5 ){
        print "The config file has been changed, we are going to restart. n";
        $pid = pcntl_fork();
        if( $pid == -1 ){
            print "Fork error n";
        }else if( $pid > 0 ){
            print "Parent exit n";
            exit(0);
        }else{
            $init_md5 = md5_file( $filename );
            print "Child continue to run n";
        }
    }
}
?>