一、简介
守护进程最重要的特性是后台运行；它必须与其运行前的环境隔离开来，这些环境包括未关闭的文件描述符、控制终端、会话和进程组、工作目录以及文件创建掩码等；它可以在系统启动时从启动脚本/etc/rc.d中启动，可以由inetd守护进程启动，也可以有作业规划进程crond启动，还可以由用户终端（通常是shell）执行。
二、守护进程编码规范
本小节将介绍一些守护进程的基本编码规范，这些规范将阻止守护进程与当前环境产生一些不必要的交互。本节将通过一个函数daemon实现这些规范。
1. 首先要做的被称为 umask，这一步骤会将文件创建掩码重置为0。这一步的原因是守护进程继承(inherited)得到的文件掩码有可能会拒绝某些特定的文件操作权限。如果守护进程想要创建文件，那有可能它需要设置特定的文件操作权限。例如，如果守护进程想要创建允许组读和写(group-readand group-write)权限的文件，但继承得到的文件创建掩码屏蔽了这个权限，则创建操作不会成功。
2. 调用 fork 并使父进程退出(exit)。首先，如果守护进程是通过一个简单的shell命令建立的，那么在父进程终止的时候shell会认为命令已经结束了继而结束守护进程。其次，子进程继承得到父进程的groupID同时也获得了一个新的进程号，所以我们必须得保证子进程不能担任groupleader的角色，这是下一步setsid 操作的前提。
注：此步骤是使得进程在后台运行。
3. 调用 setsid 创建一个新的会话。
有三个步骤将会执行：
(a)进程将成为这个新会话的sessionleader角色
(b)此进程将会成为一个新的进程组的groupleader
(c)此进程将不会有控制终端
注：此步骤将使得进程脱离控制终端、登录会话以及进程组。
在基于SystemV的系统中，有建议再一次调用fork 并使父进程退出。而新产生的进程将会成为真正的守护进程。这一步骤将保证守护进程不是一个sessionleader，进而阻止它获取一个控制终端。或者另一种阻止守护进程获取控制终端的方案是任意时刻打开一个终端设备的时候确保指定O_NOCTTY。
注：此步骤将禁止进程重新打开控制终端。
4. 将当前的工作目录切换到系统根目录下。因为从父进程集成来的当前工作目录可能是一个被挂载的文件系统。因为守护进程通常是直到系统重启的时候才会退出，如果守护进程的工作目录在一个挂载的文件系统上，那么这个文件系统就不能被卸载(unmounted)。
有的守护进程可能会将当前的工作目录切换到一些特定的路径，在这些路径下它们将完成它们的工作。例如，lineprinter spoolingdaemons 通常将工作目录切换为spool目录。
5. 一些不必要的文件描述符将会被关闭。这个步骤将阻止守护进程保持从父进程集成到的任何已经打开的文件描述符(也可能是shell或其他进程)。我们可以使用 open_max 函数或 getrlimit 函数来查找当前优先级最高的文件描述符并关闭此描述符之下的所有其他描述符。
注：保持打开的描述符将会占用系统资源并可能使某些文件不能被卸载。
6. 有一些守护进程将打开文件描述符0, 1, 2 指向 /dev/null ，这样一来所有试图从标准输入、输出及错误读取守护进程信息的操作都不能成功。因为守护进程当前已经不与任何终端设备相关联，没有地方显示其输出或接受用户的输入。即使守护进程是从一个交互式session创建的，守护进程也将运行在后台，任何终端的登录与终止将不会影响守护进程。如果有其他用户通过当前的终端登录，我们也不希望守护进程的输出出现在终端上，并且该用户的任何输入也不会被守护进程接收。
总结起来就是：
1) 第一次fork将会创建父-子进程，同时使得父进程退出保证守护进程能够运行在后台。
2) 通过setsid步骤使得进程与控制终端、登录会话以及进程组脱离。
3) 第二次fork将确保进程重新打开控制终端，并且产生子-孙进程，而子进程退出后孙进程将成为真正的守护进程。
4) 其他还有一些诸如工作目录设置、关闭文件描述符、设置文件创建掩码之类的操作。
三、Python守护进程
1、函数实现
# coding: utf-8
# !/usr/bin/env python
import sys, os, platform
import time
'''
将当前进程fork为一个守护进程
注意：如果你的守护进程是由inetd启动的，不要这样做！inetd完成了
所有需要做的事情，包括重定向标准文件描述符，需要做的事情只有chdir()和umask()了
'''
def daemon(pidfile=None, stdout='/dev/null', stderr='/dev/null'):
# 重定向标准文件描述符（默认情况下定向到/dev/null）
try:
pid = os.fork()
# 父进程(会话组头领进程)退出，这意味着一个非会话组头领进程永远不能重新获得控制终端。
if pid > 0:
sys.exit(0) # 父进程退出
except OSError, e:
sys.stderr.write("fork #1 failed: (%d) %s\n" % (e.errno, e.strerror))
sys.exit(1)
# 从母体环境脱离
os.chdir("/") # chdir确认进程不保持任何目录于使用状态，否则不能umount一个文件系统。也可以改变到对于守护程序运行重要的文件所在目录
os.umask(0) # 调用umask(0)以便拥有对于写的任何东西的完全控制，因为有时不知道继承了什么样的umask。
os.setsid() # setsid调用成功后，进程成为新的会话组长和新的进程组长，并与原来的登录会话和进程组脱离。
# 执行第二次fork
try:
pid = os.fork()
if pid > 0:
sys.exit(0) # 第二个父进程退出
except OSError, e:
sys.stderr.write("fork #2 failed: (%d) %s\n" % (e.errno, e.strerror))
sys.exit(1)
# 进程已经是守护进程了，重定向标准文件描述符
for f in sys.stdout, sys.stderr:
f.flush()
si = open('/dev/null', 'r')
so = open(stdout, 'a+')
se = open(stderr, 'a+', 0)
os.dup2(si.fileno(), sys.stdin.fileno()) # dup2函数原子化关闭和复制文件描述符
os.dup2(so.fileno(), sys.stdout.fileno())
os.dup2(se.fileno(), sys.stderr.fileno())
# 写入pid文件
if pidfile:
with open(pidfile, '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, pidfile)
# 或者在子进程中运行示例
# example()示例函数：每秒打印一个数字和时间戳
def example():
sys.stdout.write('Daemon started with pid %d\n' % os.getpid())
sys.stdout.write('Daemon stdout output\n')
sys.stderr.write('Daemon stderr output\n')
c = 0
while True:
sys.stdout.write('%d: %s\n' % (c, time.ctime()))
sys.stdout.flush()
c = c + 1
time.sleep(1)
if __name__ == "__main__":
if platform.system() == "Linux":
daemon('/tmp/example.pid', '/tmp/daemon_stdout.log', '/tmp/daemon_error.log')
example()
else:
os._exit(0)
可以通过命令ps -ef | grep daemon.py查看后台运行的继承，在/tmp/daemon_error.log会记录错误运行日志，在/tmp/daemon_stdout.log会记录标准输出日志。
2、类实现
# !/usr/bin/env python
# coding: utf-8
# python模拟linux的守护进程
import sys, os, time, atexit, string
from signal import SIGTERM
class Daemon:
def __init__(self, pidfile, stdout='/dev/null', stderr='/dev/null'):
# 需要获取调试信息，改为stdout='/dev/stdout', stderr='/dev/stderr'，以root身份运行。
self.stdout = stdout
self.stderr = stderr
self.pidfile = pidfile
def _daemon(self):
try:
pid = os.fork() # 第一次fork，生成子进程，脱离父进程
if pid > 0:
sys.exit(0) # 退出主进程
except OSError, e:
sys.stderr.write('fork #1 failed: %d (%s)\n' % (e.errno, e.strerror))
sys.exit(1)
os.chdir("/") # 修改工作目录
os.setsid() # 设置新的会话连接
os.umask(0) # 重新设置文件创建权限
try:
pid = os.fork() # 第二次fork，禁止进程打开终端
if pid > 0:
sys.exit(0)
except OSError, e:
sys.stderr.write('fork #2 failed: %d (%s)\n' % (e.errno, e.strerror))
sys.exit(1)
# 重定向文件描述符
sys.stdout.flush()
sys.stderr.flush()
si = file('/dev/null', 'r')
so = file(self.stdout, 'a+')
se = file(self.stderr, 'a+', 0)
os.dup2(si.fileno(), sys.stdin.fileno())
os.dup2(so.fileno(), sys.stdout.fileno())
os.dup2(se.fileno(), sys.stderr.fileno())
# 注册退出函数，根据文件pid判断是否存在进程
atexit.register(self.delpid)
pid = str(os.getpid())
file(self.pidfile, 'w+').write('%s\n' % pid)
def delpid(self):
os.remove(self.pidfile)
def start(self):
# 检查pid文件是否存在以探测是否存在进程
try:
pf = file(self.pidfile, 'r')
pid = int(pf.read().strip())
pf.close()
except IOError:
pid = None
if pid:
message = 'pidfile %s already exist. Daemon already running!\n'
sys.stderr.write(message % self.pidfile)
sys.exit(1)
# 启动监控
self._daemon()
self._run()
def stop(self):
# 从pid文件中获取pid
try:
pf = file(self.pidfile, 'r')
pid = int(pf.read().strip())
pf.close()
except IOError:
pid = None
if not pid: # 重启不报错
message = 'pidfile %s does not exist. Daemon not running!\n'
sys.stderr.write(message % self.pidfile)
return
# 杀进程
try:
while 1:
os.kill(pid, SIGTERM)
time.sleep(0.1)
# os.system('hadoop-daemon.sh stop datanode')
# os.system('hadoop-daemon.sh stop tasktracker')
# os.remove(self.pidfile)
except OSError, err:
err = str(err)
if err.find('No such process') > 0:
if os.path.exists(self.pidfile):
os.remove(self.pidfile)
else:
print str(err)
sys.exit(1)
def restart(self):
self.stop()
self.start()
def _run(self):
""" run your fun"""
while True:
# fp=open('/tmp/result','a+')
# fp.write('Hello World\n')
sys.stdout.write('%s:hello world\n' % (time.ctime(),))
sys.stdout.flush()
time.sleep(2)
if __name__ == '__main__':
daemon = Daemon('/tmp/watch_process.pid', stdout='/tmp/watch_stdout.log')
if len(sys.argv) == 2:
if 'start' == sys.argv[1]:
daemon.start()
elif 'stop' == sys.argv[1]:
daemon.stop()
elif 'restart' == sys.argv[1]:
daemon.restart()
else:
print 'unknown command'
sys.exit(2)
sys.exit(0)
else:
print 'usage: %s start|stop|restart' % sys.argv[0]
sys.exit(2)
定义子类，重写run()方法实现自己的功能。
class MyDaemon(Daemon):
def run(self):
while True:
fp=open('/tmp/run.log','a+')
fp.write('Hello World\n')
time.sleep(1)
不足：信号处理signal.signal(signal.SIGTERM, cleanup_handler)暂时没有安装，注册程序退出时的回调函数delpid()没有被调用。
然后，再写个shell命令，加入开机启动服务，每隔2秒检测守护进程是否启动，若没有启动则启动，自动监控恢复程序。
#/bin/sh
while true
do
count=`ps -ef | grep "daemonclass.py" | grep -v "grep"`
if [ "$?" != "0" ]; then
daemonclass.py start
fi
sleep 2
done
四、总结
daemon监控进程自动恢复避免了nohup和&的使用，并配合shell脚本可以省去很多不定时启动挂掉服务器的麻烦。
来源：oschina
链接：https://my.oschina.net/u/3021599/blog/4318309