PHP7實作daemon守護程式詳解

本篇文章主要講述的是用PHP7實現daemon守護進程，具有一定的參考價值，有興趣的朋友可以了解一下。

在一個多任務的電腦作業系統中，守護程式#是一種在背景執行的電腦程式。此類程序會以進程的形式初始化。守護程式程式的名稱通常以字母「d」結尾：例如，syslogd就是指管理系統日誌的守護程式。

daemon 程式是一直執行的服務端程序，又稱為守護程式。通常在系統後台運行，沒有控制終端不與前台交互，daemon 程式一般作為系統服務使用。 daemon  是長時間運作的進程，通常在系統啟動後就運行，在系統關閉時才結束。一般說Daemon程式在後台運行，是因為它沒有控制終端，無法和前台的使用者互動。 daemon程式一般都是作為服務程序使用，等待客戶端程式與它通訊。我們也把運行的daemon程式稱為守護程式。

通常，守護程式沒有任何存在的父程式（即PPID=1），且在UNIX系統程式層級中直接位於init之下。守護程式程式通常透過以下方法讓自己成為守護程式：對一個子程式執行fork，然後使其父程式立即終止，使得這個子程式能在init 下運行。這種方法通常被稱為“脫殼”。  

系統通常在啟動時一同啟動守護程式。守護程式為對網路請求，硬體活動等回應，或其他透過某些任務回應其他應用程式的請求提供支援。守護程式也能夠對硬體進行配置（如在某些Linux系統上的devfsd），執行排程任務（例如cron），以及執行其他任務。每個行程都有一個父行程，子行程退出，父行程能得到子行程退出的狀態。

守護程式簡單地說就是可以脫離終端而在後台運行的進程. 這在Linux中是非常常見的一種進程, 比如apache或者mysql等服務啟動後, 就會以守護進程的方式進駐在記憶體中。守護程序是在背景運行的應用程序，而不是由使用者直接操作。守護程式的範例是Cron和MySQL。使用PHP守護程式非常簡單，需要使用PHP 4.1或更高版本編譯參數：#--enable-pcntl## 

假如有個耗時的任務需要跑在後台: 將所有mysql中user表中的2000萬用戶全部導入到redis中做預熱緩存, 那麼這個任務估計一時半會是不會結束的,這時候就需要編寫一個php腳本以daemon形式運行在系統中, 結束後自動推出。

在Linux中, 有三種方式實作腳本後台化:1 . 在指令後面加入一個&符號

例如 php task.php & . 這個方法的缺點在於如果terminal終端關閉, 無論是正常關閉還是非正常關閉, 這個php進程都會隨著終端關閉而關閉,其次是程式碼中如果有echo或print_r之類的輸出文字, 會被輸出到目前的終端機視窗中。

######2 . 使用nohup指令 #############例如###nohup php task.php ## . 預設情況下, 程式碼中echo或print_r之類輸出的文字會被輸出到php程式碼同級目錄的nohup.out檔中. 如果你用exit命令或關閉按鈕等正常手段關閉終端, 該進程不會被關閉, 依然會在後台持續運行. 但是如果終端遇到異常退出或終止, 該php進程也會隨即退出. 本質上, 也並非穩定可靠的daemon方案。 ###############3 . 透過 ###pcntl### 與 ###posix### 擴充實作################程式設計中需要注意的地方有：######

• 透過二次 pcntl_fork() 以及 posix_setsid 讓主程式脫離終端機
• 透過  pcntl_signal() 忽略或處理 SIGHUP 訊號
• ##多行程程式需要透過二次 pcntl_fork() 或 pcntl_signal () 忽略 SIGCHLD 訊號防止子程序變成Zombie 程序
• 透過 umask() 設定檔權限遮罩，防止繼承檔案權限而來的權限影響功能
• 將執行進程的 STDIN/STDOUT/STDERR 重新導向至 /dev/null或其他流上

daemon有以下特徵：

##沒有終端機
後台運行
父程式pid 為1

想要查看運行中的守護進程可以透過 

ps -ax 或 ps -ef 查看，其中 -x 表示會列出沒有控制終端的進程。

fork 系統呼叫

       fork 系統呼叫用於複製一個與父進程幾乎完全相同的進程，新產生的子進程不同的地方在於與父進程有著不同的pid 以及有不同的記憶體空間，根據程式碼邏輯實現，父子進程可以完成一樣的工作，也可以不同。子行程會從父行程繼承例如檔案描述子一類的資源。

PHP 中的 

pcntl 擴充程式中實作了 pcntl_fork() 函數，用於在 PHP 中 fork 新的流程。

setsid 系統呼叫

#setsid 系統呼叫則用於建立一個新的會話並設定進程組 id。這裡有幾個概念：

會話，#進程組。

　　在 Linux 中，使用者登入產生一個會話（Session），一個會話中包含一個或多個進程組，一個進程組又包含多個進程。每個進程組都有一個組長（

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，這一個終端就稱為控制終端。一旦控制終端發生異常（斷開、硬體錯誤等），會發出訊號到進程組組長。

　　後台運行程式（如shell 中以

&結尾執行指令）在終端關閉之後也會被殺死，就是沒有處理好控制終端斷開時發出的SIGHUP訊號，而SIGHUP訊號對於進程的預設行為則是退出進程。

呼叫 setsid 系統呼叫之後，會讓目前的進程新建一個進程組，如果在目前進程中不開啟終端機的話，那麼這一個進程組就不會有控制終端，也不會有因為關閉終端而殺死進程的問題。

PHP 中的 

posix 擴充功能中實作了 posix_setsid() 函數，用於在PHP 中設定新的進程組。

二次fork 的作用

首先，

setsid 系統呼叫不能由進程組組長調用，會返回-1。

二次fork 運算的範例程式碼如下：

<span style="font-size: 16px;">$pid1 = pcntl_fork();

if ($pid1 > 0) {</span><br/><span style="font-size: 16px;">    // 父进程会得到子进程号，所以这里是父进程执行的逻辑
    exit(&#39;parent process. 1&#39;."\n");
} else if ($pid1 < 0) {
    exit("Failed to fork 1\n");
}

if (-1 == posix_setsid()) {
    exit("Failed to setsid\n");
}

$pid2 = pcntl_fork();

if ($pid2 > 0) {
    exit(&#39;parent process. 2&#39;."\n");
} else if ($pid2 < 0) {
    exit("Failed to fork 2\n");
}</span>

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）與其父進程不同。

傳回值

　　成功時，在父行程執行執行緒內傳回產生的子程序的PID，並在子程序執行執行緒內傳回

0，失敗時，在父行程上下文傳回 -1，不會建立子程序，並且會引發一個PHP錯誤。

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(&#39;process_b&#39;);

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 ($pid_A < 0) {
    // 错误处理: 创建子进程失败时返回-1.
    exit(&#39;A fork error &#39;);
} else if ($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(&#39;B fork error &#39;);
} 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; $i++) {
    sleep(1);
    file_put_contents(&#39;daemon.log&#39;,$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

<span style="font-size: 16px;">php daemon.php</span><br/><span style="font-size: 16px;">...
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</span>

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

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