Python守護進程和指令碼單例運行詳解

本篇文章主要介紹了Python守護進程和指令碼單例運行，小編覺得挺不錯的，現在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

一、簡介

守護進程最重要的特性是後台運行；它必須與其運行前的環境隔離開來，這些環境包括未關閉的檔案描述符、控制終端、會話和進程組、工作目錄以及檔案建立掩碼等；它可以在系統啟動時從啟動指令碼/etc/rc.d中啟動，可以由inetd守護進程啟動，也可以有作業規划進程crond啟動，還可以由使用者終端（通常是shell）執行。

Python有時需要保證只運行一個指令碼執行個體，以避免資料的衝突。

二、Python守護進程

1、函數實現

#!/usr/bin/env python #coding: utf-8 import sys, os   '''將當前進程fork為一個守護進程   注意：如果你的守護進程是由inetd啟動的，不要這樣做！inetd完成了   所有需要做的事情，包括重新導向標準檔案描述符，需要做的事情只有chdir()和umask()了 '''  def daemonize (stdin='/dev/null', stdout='/dev/null', stderr='/dev/null'):    #重新導向標準檔案描述符（預設情況下定向到/dev/null）   try:      pid = os.fork()       #父進程(交談群組頭領進程)退出，這意味著一個非交談群組頭領進程永遠不能重新獲得控制終端。     if pid > 0:       sys.exit(0)  #父進程退出   except OSError, e:      sys.stderr.write ("fork #1 failed: (%d) %s\n" % (e.errno, e.strerror) )     sys.exit(1)      #從母體環境脫離   os.chdir("/") #chdir確認進程不保持任何目錄於使用狀態，否則不能umount一個檔案系統。也可以改變到對於精靈運行重要的檔案所在目錄   os.umask(0)  #調用umask(0)以便擁有對於寫的任何東西的完全控制，因為有時不知道繼承了什麼樣的umask。   os.setsid()  #setsid調用成功後，進程成為新的交談群組長和新的進程組長，並與原來的登入工作階段和進程組脫離。      #執行第二次fork   try:      pid = os.fork()      if pid > 0:       sys.exit(0)  #第二個父進程退出   except OSError, e:      sys.stderr.write ("fork #2 failed: (%d) %s\n" % (e.errno, e.strerror) )     sys.exit(1)      #進程已經是守護進程了，重新導向標準檔案描述符     for f in sys.stdout, sys.stderr: f.flush()   si = open(stdin, 'r')   so = open(stdout, 'a+')   se = open(stderr, 'a+', 0)   os.dup2(si.fileno(), sys.stdin.fileno())  #dup2函數原子化關閉和複製檔案描述符   os.dup2(so.fileno(), sys.stdout.fileno())   os.dup2(se.fileno(), sys.stderr.fileno())   #樣本函數：每秒列印一個數字和時間戳記 def main():   import time   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__":    daemonize('/dev/null','/tmp/daemon_stdout.log','/tmp/daemon_error.log')    main()

可以通過命令ps -ef | grep daemon.py查看後台啟動並執行繼承，在/tmp/daemon_error.log會記錄錯誤作業記錄，在/tmp/daemon_stdout.log會記錄標準輸出日誌。

2、類實現

#!/usr/bin/env python #coding: utf-8   #python類比linux的守護進程   import sys, os, time, atexit, string from signal import SIGTERM   class Daemon:  def __init__(self, pidfile, stdin='/dev/null', stdout='/dev/null', stderr='/dev/null'):    #需要擷取調試資訊，改為stdin='/dev/stdin', stdout='/dev/stdout', stderr='/dev/stderr'，以root身份運行。   self.stdin = stdin   self.stdout = stdout   self.stderr = stderr   self.pidfile = pidfile     def _daemonize(self):   try:    pid = os.fork()  #第一次fork，產生子進程，脫離父進程    if pid > 0:     sys.exit(0)   #退出主進程   except OSError, e:    sys.stderr.write('fork #1 failed: %d (%s)\n' % (e.errno, e.strerror))    sys.exit(1)      os.chdir("/")   #修改工作目錄   os.setsid()    #設定新的會話串連   os.umask(0)    #重新設定檔案建立許可權      try:    pid = os.fork() #第二次fork，禁止進程開啟終端    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)       #重新導向檔案描述符   sys.stdout.flush()   sys.stderr.flush()   si = file(self.stdin, '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())       #註冊退出函數，根據檔案pid判斷是否存在進程   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):    #檢查pid檔案是否存在以探測是否存在進程   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)       #啟動監控   self._daemonize()   self._run()    def stop(self):   #從pid檔案中擷取pid   try:    pf = file(self.pidfile,'r')    pid = int(pf.read().strip())    pf.close()   except IOError:    pid = None     if not pid:  #重啟不報錯    message = 'pidfile %s does not exist. Daemon not running!\n'   sys.stderr.write(message % self.pidfile)    return     #殺進程   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)

運行結果：

它是當Daemon設計成一個模板，在其他檔案中from daemon import Daemon，然後定義子類，重寫run()方法實現自己的功能。

class MyDaemon(Daemon):  def run(self):    while True:      fp=open('/tmp/run.log','a+')      fp.write('Hello World\n')      time.sleep(1)

不足：訊號處理signal.signal(signal.SIGTERM, cleanup_handler)暫時沒有安裝，註冊程式退出時的回呼函數delpid()沒有被調用。

然後，再寫個shell命令，加入開機啟動服務，每隔2秒檢測守護進程是否啟動，若沒有啟動則啟動，自動監控恢複程式。

#/bin/shwhile truedo count=`ps -ef | grep "daemonclass.py" | grep -v "grep"` if [ "$?" != "0" ]; then   daemonclass.py start fi sleep 2done

三、python保證只能運行一個指令碼執行個體

1、開啟檔案本身加鎖

#!/usr/bin/env python#coding: utf-8import fcntl, sys, time, ospidfile = 0  def ApplicationInstance():  global pidfile  pidfile = open(os.path.realpath(__file__), "r")  try:    fcntl.flock(pidfile, fcntl.LOCK_EX | fcntl.LOCK_NB) #建立一個獨佔鎖定,並且所被鎖住其他進程不會阻塞  except:    print "another instance is running..."    sys.exit(1)  if __name__ == "__main__":  ApplicationInstance()  while True:    print 'running...'    time.sleep(1)

注意：open()參數不能使用w，否則會覆蓋本身檔案；pidfile必須聲明為全域變數，否則局部變數生命週期結束，檔案描述符會因引用計數為0被系統回收（若整個函數寫在主函數中，則不需要定義成global）。

2、開啟自訂檔案並加鎖

#!/usr/bin/env python#coding: utf-8import fcntl, sys, timepidfile = 0  def ApplicationInstance():  global pidfile  pidfile = open("instance.pid", "w")  try:    fcntl.lockf(pidfile, fcntl.LOCK_EX | fcntl.LOCK_NB) #建立一個獨佔鎖定,並且所被鎖住其他進程不會阻塞  except IOError:    print "another instance is running..."    sys.exit(0)  if __name__ == "__main__":  ApplicationInstance()  while True:    print 'running...'    time.sleep(1)

3、檢測檔案中PID

#!/usr/bin/env python#coding: utf-8import time, os, sysimport signal  pidfile = '/tmp/process.pid'  def sig_handler(sig, frame):  if os.path.exists(pidfile):    os.remove(pidfile)  sys.exit(0)  def ApplicationInstance():  signal.signal(signal.SIGTERM, sig_handler)  signal.signal(signal.SIGINT, sig_handler)  signal.signal(signal.SIGQUIT, sig_handler)    try:   pf = file(pidfile, 'r')   pid = int(pf.read().strip())   pf.close()  except IOError:   pid = None     if pid:   sys.stdout.write('instance is running...\n')   sys.exit(0)    file(pidfile, 'w+').write('%s\n' % os.getpid())  if __name__ == "__main__":  ApplicationInstance()  while True:    print 'running...'    time.sleep(1)

4、檢測特定檔案夾或檔案

#!/usr/bin/env python#coding: utf-8import time, commands, signal, sys  def sig_handler(sig, frame):  if os.path.exists("/tmp/test"):    os.rmdir("/tmp/test")  sys.exit(0)  def ApplicationInstance():  signal.signal(signal.SIGTERM, sig_handler)  signal.signal(signal.SIGINT, sig_handler)  signal.signal(signal.SIGQUIT, sig_handler)  if commands.getstatusoutput("mkdir /tmp/test")[0]:    print "instance is running..."    sys.exit(0)  if __name__ == "__main__":  ApplicationInstance()  while True:    print 'running...'    time.sleep(1)

也可以檢測某一個特定的檔案，判斷檔案是否存在：

import osimport os.pathimport time      #class used to handle one application instance mechanismclass ApplicationInstance:     #specify the file used to save the application instance pid  def __init__( self, pid_file ):    self.pid_file = pid_file    self.check()    self.startApplication()     #check if the current application is already running  def check( self ):    #check if the pidfile exists    if not os.path.isfile( self.pid_file ):      return    #read the pid from the file    pid = 0    try:      file = open( self.pid_file, 'rt' )      data = file.read()      file.close()      pid = int( data )    except:      pass    #check if the process with specified by pid exists    if 0 == pid:      return       try:      os.kill( pid, 0 )  #this will raise an exception if the pid is not valid    except:      return       #exit the application    print "The application is already running..."    exit(0) #exit raise an exception so don't put it in a try/except block     #called when the single instance starts to save it's pid  def startApplication( self ):    file = open( self.pid_file, 'wt' )    file.write( str( os.getpid() ) )    file.close()     #called when the single instance exit ( remove pid file )  def exitApplication( self ):    try:      os.remove( self.pid_file )    except:      pass      if __name__ == '__main__':  #create application instance  appInstance = ApplicationInstance( '/tmp/myapp.pid' )     #do something here  print "Start MyApp"  time.sleep(5)  #sleep 5 seconds  print "End MyApp"     #remove pid file  appInstance.exitApplication()

上述os.kill( pid, 0 )用於檢測一個為pid的進程是否還活著，若該pid的進程已經停止則拋出異常，若正在運行則不發送kill訊號。

5、socket監聽一個特定連接埠

#!/usr/bin/env python#coding: utf-8import socket, time, sys    def ApplicationInstance():  try:      global s    s = socket.socket()    host = socket.gethostname()    s.bind((host, 60123))  except:    print "instance is running..."    sys.exit(0)  if __name__ == "__main__":  ApplicationInstance()  while True:    print 'running...'    time.sleep(1)

可以將該函數使用裝飾器實現，便於重用（效果與上述相同）：

#!/usr/bin/env python#coding: utf-8import socket, time, sysimport functools  #使用裝飾器實現def ApplicationInstance(func):  @functools.wraps(func)  def fun(*args,**kwargs):    import socket    try:      global s      s = socket.socket()      host = socket.gethostname()      s.bind((host, 60123))    except:      print('already has an instance...')      return None    return func(*args,**kwargs)  return fun  @ApplicationInstancedef main():  while True:    print 'running...'    time.sleep(1)  if __name__ == "__main__":  main()

四、總結

（1）守護進程和單指令碼運行在實際應用中比較重要，方法也比較多，可選擇合適的來進行修改，可以將它們做成一個單獨的類或模板，然後子類化實現自訂。

（2）daemon監控進程自動回復避免了nohup和&的使用，並配合shell指令碼可以省去很多不定時啟動掛掉伺服器的麻煩。

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