PHP 守护进程编程

• 正文
  • 三个概念
  • 创建步骤
  • 旧事重提
  • 拓展阅读
• 参考资料

正文

有时程序需要在命令行退出后继续执行，这就是守护进程模式，如队列消费者，当你在命令行启动消费者进程，退出命令行后，消费者依旧从队列中消费队列数据。

守护进程是一个在后台运行并且不受任何终端控制的进程。Unix操作系统有很多典型的守护进程(其数目根据需要或20—50不等)， 它们在后台运行，执行不同的管理任务。用户使守护进程独立于所有终端是因为，在守护进程从一个终端启动的情况下， 这同一个终端可能被其他的用户使用。例如，用户从一个终端启动守护进程后退出，然后另外一个人也登录到这个终端。 用户不希望后者在使用该终端的过程中，接收到守护进程的任何错误信息。 同样，由终端键入的任何信号(例如中断信号)也不应该影响先前在该终端启动的任何守护进程的运行。 虽然让服务器后台运行很容易(只要shell命令行以&结尾即可)，但用户还应该做些工作，让程序本身能够自动进入后台，且不依赖于任何终端。 守护进程没有控制终端，因此当某些情况发生时，不管是一般的报告性信息，还是需由管理员处理的紧急信息，都需要以某种方式输出。

三个概念

1.进程组。

一些相关的进程可以组成一个进程组，每个进程组都会有一个组ID（正整数），每个进程组都会有一个组长进程， 组长进程的ID等于进程组ID。组长进程可以创建新的进程组以及该进程组中的其他进程。 一个进程组是有生命周期的， 即便是组长进程挂了，只有组里还有其他的活口，那就算该进程组依然存活，只有到组里最后一个进程也挂了，那该进程组真的才是彻底没了。

2.会话。

一些相关的进程组组成了一个会话。在*NIX下，是通过setsid()创建一个新的会话。但是值得注意的是，组长进程不能创建会话， 简单理解就是在组长进程中，执行setsid函数会报错，这点很重要。所以一般都是组长进程执行fork创建子进程，然后主进程退出， 因为子进程的进程ID是新分配的，而子进程的进程组ID是继承父进程的，所以子进程就注定不可能是组长进程， 从而可以确保子进程中一定可以执行setsid函数。在执行setsid函数时候，一般会发生下面三个比较重要的事情：

该进程会创建一个新的进程组，该进程为进程组组长（或者你可以认为这是一种提升）；

该进程会创建一个会话组并成为该会话的会话首进程（会话首进程就是创建该会话的进程）；

该进程会失去控制终端。如果该进程本来就没有控制终端，则罢了；如果有，那么该进程也将脱离该控制终端，与之失去联系。

3.控制终端。

每个会话可能会拥有一个控制终端（看着比较玄学，你可以暂时理解为就一个那种黑乎乎的命令行窗口）， 建立与控制终端连接的会话首进程叫做控制进程。

创建步骤

1.创建子进程，终止父进程

由于守护进程是脱离控制终端的，因此首先创建子进程，终止父进程，使得程序在shell终端里造成一个已经运行完毕的假象。 之后所有的工作都在子进程中完成，而用户在shell终端里则可以执行其他的命令，从而使得程序以僵尸进程形式运行，在形式上做到了与控制终端的脱离。

2.在子进程中创建新会话

这个步骤是创建守护进程中最重要的一步，在这里使用的是系统函数setsid。setsid函数用于创建一个新的会话，并担任该会话组的组长。 调用setsid有三个作用：让进程摆脱原会话的控制、让进程摆脱原进程组的控制、让进程摆脱原控制终端的控制。 在调用fork函数时，子进程全盘拷贝父进程的会话期(session，是一个或多个进程组的集合)、进程组、控制终端等， 虽然父进程退出了，但原先的会话期、进程组、控制终端等并没有改变，因此，那还不是真正意义上使两者独立开来。 setsid函数能够使进程完全独立出来，从而脱离所有其他进程的控制。

3.改变工作目录

使用fork创建的子进程也继承了父进程的当前工作目录。由于在进程运行过程中，当前目录所在的文件系统不能卸载， 因此，把当前工作目录换成其他的路径，如“/”或“/tmp”等。改变工作目录的常见函数是chdir()。

4.重设文件创建掩码

文件创建掩码是指屏蔽掉文件创建时的对应位。由于使用fork函数新建的子进程继承了父进程的文件创建掩码，这就给该子进程使用文件带来了诸多的麻烦。 因此，把文件创建掩码设置为0，可以大大增强该守护进程的灵活性。设置文件创建掩码的函数是umask，通常的使用方法为umask(0)。

为什么需要 umask(0) ？

当你在 linux 调用 umask 的时候你会看到一个掩码值，这个掩码决定了你创建文件权限范围，例如本人当前机器的 umask 为0022。 文件的最大权限是 0666，而目录的最大权限是 0777， 那么当前用户的创建的目录权限就是 0755，对于当前用户而言就是 rwx-rx-rx 权限。 而文件则是 0644，对于当前用户而言 rw-r-r 权限。所以如果没有重置掩码的话，那么对于目录而言就是 0755，而文件则是 0644 了。

5.关闭文件描述符

用fork新建的子进程会从父进程那里继承一些已经打开了的文件。这些被打开的文件可能永远不会被守护进程读或写， 但它们一样消耗系统资源，可能导致所在的文件系统无法卸载。

fclose($fatherFile); 关闭文件描述符。

fclose(STDIN);fclose(STDOUT);fclose(STDERR); 关闭标准输入输出与错误显示。

6.处理SIGCHLD信号

处理SIGCHLD信号并不是必须的。但对于某些进程，特别是服务器进程往往在请求到来时生成子进程处理请求。 如果父进程不等待子进程结束，子进程将成为僵尸进程（zombie）从而占用系统资源。 如果父进程等待子进程结束，将增加父进程的负担，影响服务器进程的并发性能。

代码实现：

<?php
$fatherFile = fopen('test.txt');

// 创建子进程，终止父进程
$pid = pcntl_fork();
if ($pid < 0) {
    exit('fork error.');
} else if ($pid > 0) {
    exit(0);
}

// 在子进程中创建新会话
if (posix_setsid() < 0) {
    exit('setsid error.');
}

// 改变工作目录
chdir('/tmp');

// 重设文件创建掩码
umask(0);

// 关闭文件描述符
fclose($fatherFile);

// 关闭标准输入输出
fclose(STDIN);
fclose(STDOUT);
fclose(STDERR);

细节：

// 获取进程ID
var_dump(posix_getpid());
// 获取进程组ID
var_dump(posix_getpgid(posix_getpid()));
// 获取进程会话ID    
var_dump(posix_getsid(posix_getpid()));

三者结果相同，说明了该进程是进程组的组长，也是会话首领。

旧事重提

过去写过一些相关内容，可以参照阅读：

PHP 多进程编程 https://ibaiyang.github.io/blog/php/2019/10/10/PHP-多进程编程.html

PHP posix_setsid()守护进程 https://ibaiyang.github.io/blog/php/2019/04/19/PHP-posix_setsid()守护进程.html

PHP RabbitMQ相关 https://ibaiyang.github.io/blog/php/2019/04/18/PHP-RabbitMQ相关.html

PHP RabbitMQ延迟队列实现 https://ibaiyang.github.io/blog/php/2019/04/19/PHP-RabbitMQ延迟队列实现.html

用PHP写的守护进程存在一个问题：进程异常中止后，不知道状态也无法重启。

如果能有一个监护进程的管理程序就好了：可以实时知道守护进程的运行状态，守护进程异常中止后，可以重启守护进程。 现在有一个python写的程序Supervisor实现了这个功能。

Supervisor是用Python开发的一套通用的进程管理程序，能将一个普通的命令行进程变为后台daemon，并监控进程状态，异常退出时能自动重启。 它是通过fork/exec的方式把这些被管理的进程当作supervisor的子进程来启动，这样只要在supervisor的配置文件中， 把要管理的进程的可执行文件的路径写进去即可。也实现当子进程挂掉的时候，父进程可以准确获取子进程挂掉的信息的， 可以选择是否自己启动和报警。supervisor还提供了一个功能，可以为supervisord或者每个子进程，设置一个非root的user， 这个user就可以管理它对应的进程。

拓展阅读

有一些PHP应用总结的比较好的内容， 可以在这里读一些： https://github.com/elarity/advanced-php 。

参考资料

PHP 实现守护进程 https://www.jianshu.com/p/161d9981112a

PHP高级编程之守护进程 http://netkiller.github.io/journal/php.daemon.html http://www.netkiller.cn/journal/php.daemon.html

PHP 实现守护进程 https://www.php.cn/php-weizijiaocheng-428099.html

php写守护进程（Daemon） https://www.cnblogs.com/onephp/p/9203029.html

Supervisor使用详解 https://www.jianshu.com/p/0b9054b33db3

Linux 信号说明列表 https://blog.csdn.net/tengzhaorong/article/details/9744869