PHP7 网络编程（二）daemon守护进程

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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 。
3 . 通过 pcntl 与 posix 扩展实现
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：

[PHP] 纯文本查看 复制代码

$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。

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码

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：

[PHP] 纯文本查看 复制代码

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] 纯文本查看 复制代码

$ 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] 纯文本查看 复制代码

<?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] 纯文本查看 复制代码

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

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码

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dmz社区的支持。

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