守护进程与后台进程（Python 创建守护进程）

偏执的太偏执、 2022-09-07 04:56 284阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、守护进程与后台进程
 *   *  1. 守护进程
     *   *  1.1 代码实现
         *   *  为什么要fork两次
             *  umask权限掩码
             *  进程组
             *  会话组
     *  2. 后台进程
     *  3. 守护进程与后台进程区别
     *  4. 使用场景总结
 *  二、参考

# 一、守护进程与后台进程 #

## 1. 守护进程 ##

编写守护进程的一般步骤步骤：
    （1）创建自己成并被init进程接管：在父进程中执行fork并exit退出；
    （2）创建新进程组和新会话：在子进程中调用setsid函数创建新的会话；
    （3）修改子进程的工作目录：在子进程中调用chdir函数，让根目录 ”/” 成为子进程的工作目录；
    （4）修改子进程umask：在子进程中调用umask函数，设置进程的umask为0；
    （5）在子进程中关闭任何不需要的文件描述符
    
    在子进程中再次fork一个进程，这个进程称为孙子进程，之后子进程退出。
    重定向孙子进程的标准输入流、标准输出流、标准错误流到/dev/null。
    那么最终的孙子进程就称为守护进程。

### 1.1 代码实现 ###

# coding=utf8
    import os
    import sys
    import atexit
     
     
    def daemonize(pid_file=None):
        """ 创建守护进程 :param pid_file: 保存进程id的文件 :return: """
        # 从父进程fork一个子进程出来
        pid = os.fork()
        # 子进程的pid一定为0，父进程大于0
        if pid:
            # 退出父进程，sys.exit()方法比os._exit()方法会多执行一些刷新缓冲工作
            sys.exit(0)
     
        # 子进程默认继承父进程的工作目录，最好是变更到根目录，否则回影响文件系统的卸载
        os.chdir('/')
        # 子进程默认继承父进程的umask（文件权限掩码），重设为0（完全控制），以免影响程序读写文件
        os.umask(0)
        # 让子进程成为新的会话组长和进程组长
        os.setsid()
     
        # 注意了，这里是第2次fork，也就是子进程的子进程，我们把它叫为孙子进程
        _pid = os.fork()
        if _pid:
            # 退出子进程
            sys.exit(0)
     
        # 此时，孙子进程已经是守护进程了，接下来重定向标准输入、输出、错误的描述符(是重定向而不是关闭, 这样可以避免程序在 print 的时候出错)
     
        # 刷新缓冲区先，小心使得万年船
        sys.stdout.flush()
        sys.stderr.flush()
     
        # dup2函数原子化地关闭和复制文件描述符，重定向到/dev/nul，即丢弃所有输入输出
        with open('/dev/null') as read_null, open('/dev/null', 'w') as write_null:
            os.dup2(read_null.fileno(), sys.stdin.fileno())
            os.dup2(write_null.fileno(), sys.stdout.fileno())
            os.dup2(write_null.fileno(), sys.stderr.fileno())
     
        # 写入pid文件
        if pid_file:
            with open(pid_file, 'w+') as f:
                f.write(str(os.getpid()))
            # 注册退出函数，进程异常退出时移除pid文件
            atexit.register(os.remove, pid_file)

概括一下守护进程的编写步骤：

1.  fork出子进程，退出父进程
2.  子进程变更工作目录(chdir)、文件权限掩码(umask)、进程组和会话组(setsid)
3.  子进程fork孙子进程，退出子进程
4.  孙子进程刷新缓冲，重定向标准输入／输出／错误（一般到/dev/null，意即丢弃）
5.  (可选)pid写入文件

#### 为什么要fork两次 ####

第一次fork，是为了脱离终端控制的魔爪。父进程之所以退出，是因为终端敲击键盘、或者关闭时给它发送了信号；而fork出来的子进程，在父进程自杀后成为孤儿进程，进而被操作系统的init进程接管，因此脱离终端控制。

所以其实，第二次fork并不是必须的（很多开源项目里的代码就没有fork两次）。只不过出于谨慎考虑，防止进程再次打开一个控制终端。因为子进程现在是会话组长了（对话期的首次进程），有能力打开控制终端，再fork一次，孙子进程就不能打开控制终端了。

#### umask权限掩码 ####

我们知道，在Linux中，任何一个文件都有读（read）、写（write）和执行（execute）的三种使用权限。其中，读的权限用数字4代表，写权限是2，执行权限是1。命令ls -l可以查看文件权限，r/w/x分别表示具有读/写/执行权限。  
任何文件，也都有用户（User）,用户组（Group）,其他组（Others）三种身份权限。一般用3个数字表示文件权限，例如754：

7，是User权限，即文件拥有者权限  
5，是Group权限，拥有者所在用户组的组员所具有的权限  
4，是Others权限，即其他组用户的权限啦  
而umask是为了控制默认权限，防止新建文件或文件夹具有全权。  
系统一般默认为022（使用命令umask查看），表示默认创建文件的权限是644，文件夹是755。你应该可以看出它们的规律，就是文件权限和umask的相加结果为666（笑），文件夹权限和umask的相加结果为777。

#### 进程组 ####

每个进程都属于一个进程组（PG,Process Group），进程组可以包含多个进程。  
进程组有一个进程组长（Leader），进程组长的ID（PID, Process ID）就作为整个进程组的ID（PGID,Process Groupd ID）。

#### 会话组 ####

**登陆终端时，就会创造一个会话**，多个进程组可以包含在一个会话中。而**创建会话的进程，就是会话组长。**  
已经是会话组长的进程，不可以再调用setsid()方法创建会话。因此，上面代码中，子进程可以调用setsid()，而父进程不能，因为它本身就是会话组长。  
另外，sh（Bourne Shell）不支持会话机制，因为会话机制需要shell支持工作控制（Job Control）。

## 2. 后台进程 ##

使用& ，将程序执行在后台。

./test >> out.txt 2>&1 &

2>&1是指将标准错误重定向到标准输出，于是标准错误和标准输出都重定向到指定的out.txt文件中，从此终端彻底清静了。

nohup命令  
在命令的末尾加个&符号后，程序可以在后台运行，但是一旦当前终端关闭（即退出当前帐户），该程序就会停止运行。那假如说**我们想要退出当前终端，但又想让程序在后台运行**，该如何处理呢？

在这种情况下，我们就可以使用nohup命令。nohup就是不挂起的意思( no hang up)。该命令的一般形式为：

nohup ./test &

如果仅仅如此使用nohup命令的话，程序的输出会默认重定向到一个nohup.out文件下。

## 3. 守护进程与后台进程区别 ##

通过&符号，可以把命令放到后台执行。它与守护进程是不同的：

1.  守护进程与终端无关，是被init进程收养的孤儿进程；而后台进程的父进程是终端，仍然可以在终端打印
2.  守护进程在关闭终端时依然坚挺；**而后台进程会随用户退出而停止，除非加上nohup**
3.  守护进程改变了会话、进程组、工作目录和文件描述符，**后台进程直接继承父进程（shell）的**

## 4. 使用场景总结 ##

根据3的区别，其实我们大部分时候使用nohup结合&就能满足我们需求，使用守护进程，我们平时编码需要额外的编码，比较麻烦，一般不太用。两者还是根据业务场景吧，一般的程序，我们想脱离终端启动到后台，使用nohup加&就够用了！

# 二、参考 #

Python 创建守护进程  
参考URL: https://www.cnblogs.com/gengyufei/p/13685291.html  
https://blog.csdn.net/nphyez/article/details/92759646