Python守護進程和腳本單例運行詳解
更新時間：2017年01月06日 14:19:09 作者：烏托邦2號
本篇文章主要介紹了Python守護進程和腳本單例運行，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)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
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一、簡介
守護進程最重要的特性是后臺運行；它必須與其運行前的環(huán)境隔離開來，這些環(huán)境包括未關閉的文件描述符、控制終端、會話和進程組、工作目錄以及文件創(chuàng)建掩碼等；它可以在系統(tǒng)啟動時從啟動腳本/etc/rc.d中啟動，可以由inetd守護進程啟動，也可以有作業(yè)規(guī)劃進程crond啟動，還可以由用戶終端（通常是shell）執(zhí)行。
Python有時需要保證只運行一個腳本實例，以避免數(shù)據(jù)的沖突。
二、Python守護進程
1、函數(shù)實現(xiàn)
#!/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，包括重定向標準文件描述符，需要做的事情只有chdir()和umask()了
'''
def daemonize (stdin='/dev/null', stdout='/dev/null', stderr='/dev/null'):
#重定向標準文件描述符（默認情況下定向到/dev/null）
try:
pid = os.fork()
#父進程(會話組頭領進程)退出，這意味著一個非會話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(huán)境脫離
os.chdir("/") #chdir確認進程不保持任何目錄于使用狀態(tài)，否則不能umount一個文件系統(tǒng)。也可以改變到對于守護程序運行重要的文件所在目錄
os.umask(0) #調用umask(0)以便擁有對于寫的任何東西的完全控制，因為有時不知道繼承了什么樣的umask。
os.setsid() #setsid調用成功后，進程成為新的會話組長和新的進程組長，并與原來的登錄會話和進程組脫離。
#執(zhí)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(jīng)是守護進程了，重定向標準文件描述符
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(shù)原子化關閉和復制文件描述符
os.dup2(so.fileno(), sys.stdout.fileno())
os.dup2(se.fileno(), sys.stderr.fileno())
#示例函數(shù)：每秒打印一個數(shù)字和時間戳
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查看后臺運行的繼承，在/tmp/daemon_error.log會記錄錯誤運行日志，在/tmp/daemon_stdout.log會記錄標準輸出日志。
2、類實現(xiàn)
#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
#python模擬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'):
#需要獲取調試信息，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，生成子進程，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() #設置新的會話連接
os.umask(0) #重新設置文件創(chuàng)建權限
try:
pid = os.fork() #第二次fork，禁止進程打開終端
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)
#重定向文件描述符
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())
#注冊退出函數(shù)，根據(jù)文件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文件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(jiān)控
self._daemonize()
self._run()
def stop(self):
#從pid文件中獲取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，在其他文件中from daemon import Daemon，然后定義子類，重寫run()方法實現(xiàn)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：信號處理signal.signal(signal.SIGTERM, cleanup_handler)暫時沒有安裝，注冊程序退出時的回調函數(shù)delpid()沒有被調用。
然后，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(jiān)控恢復程序。
#/bin/sh while true do count=`ps -ef | grep "daemonclass.py" | grep -v "grep"` if [ "$?" != "0" ]; then daemonclass.py start fi sleep 2 done
三、python保證只能運行一個腳本實例
1、打開文件本身加鎖
#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import fcntl, sys, time, os
pidfile = 0
def ApplicationInstance():
global pidfile
pidfile = open(os.path.realpath(__file__), "r")
try:
fcntl.flock(pidfile, fcntl.LOCK_EX | fcntl.LOCK_NB) #創(chuàng)建一個排他鎖,并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(shù)不能使用w，否則會覆蓋本身文件；pidfile必須聲明為全局變量，否則局部變量生命周期結束，文件描述符會因引用計數(shù)為0被系統(tǒng)回收（若整個函數(shù)寫在主函數(shù)中，則不需要定義成global）。
2、打開自定義文件并加鎖
#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import fcntl, sys, time
pidfile = 0
def ApplicationInstance():
global pidfile
pidfile = open("instance.pid", "w")
try:
fcntl.lockf(pidfile, fcntl.LOCK_EX | fcntl.LOCK_NB) #創(chuàng)建一個排他鎖,并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、檢測文件中PID
#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import time, os, sys
import 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、檢測特定文件夾或文件
#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import 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文件，判斷文件是否存在：
import os
import os.path
import time
#class used to handle one application instance mechanism
class 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 )用于檢測一個為pid的進程是否還活著，若該pid的進程已經(jīng)停止則拋出異常，若正在運行則不發(fā)送kill信號。
5、socket監(jiān)聽一個特定端口
#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import 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(shù)使用裝飾器實現(xiàn)，便于重用（效果與上述相同）：
#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import socket, time, sys
import functools
#使用裝飾器實現(xiàn)
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
@ApplicationInstance
def main():
while True:
print 'running...'
time.sleep(1)
if __name__ == "__main__":
main()
四、總結
（1）守護進程和單腳本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，然后子類化實現(xiàn)自定義。
（2）daemon監(jiān)控進程自動恢復避免了nohup和&的使用，并配合shell腳本可以省去很多不定時啟動掛掉服務器的麻煩。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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