站長資訊網守護進程(daemon)是一類在后臺運行的特殊進程，用于執行特定的系統任務。本篇文章帶大家了解一下PHP中實現daemon的方法，介紹一下編程中需要注意的地方。
PHP實現守護進程可以通過 pcntl 與 posix 擴展實現。
編程中需要注意的地方有：
- 通過二次
pcntl_fork()以及posix_setsid讓主進程脫離終端 - 通過
pcntl_signal()忽略或者處理SIGHUP信號 - 多進程程序需要通過二次
pcntl_fork()或者pcntl_signal()忽略SIGCHLD信號防止子進程變成 Zombie 進程 - 通過
umask()設定文件權限掩碼，防止繼承文件權限而來的權限影響功能 - 將運行進程的
STDIN/STDOUT/STDERR重定向到/dev/null或者其他流上
如果要做的更好，還需要注意：
- 如果通過 root 啟動，運行時更換到低權限用戶身份
- 及時
chdir()防止操作錯誤路徑 - 多進程程序考慮定時重啟，防止內存泄露
什么是daemon
文章的主角守護進程（daemon），Wikipedia 上的定義是：
在一個多任務的電腦操作系統中，守護進程（英語：daemon，/?di?m?n/或/?de?m?n/）是一種在后臺執行的電腦程序。此類程序會被以進程的形式初始化。守護進程程序的名稱通常以字母“d”結尾：例如，syslogd就是指管理系統日志的守護進程。
通常，守護進程沒有任何存在的父進程（即PPID=1），且在UNIX系統進程層級中直接位于init之下。守護進程程序通常通過如下方法使自己成為守護進程：對一個子進程運行fork，然后使其父進程立即終止，使得這個子進程能在init下運行。這種方法通常被稱為“脫殼”。
UNIX環境高級編程（第二版）（以下使用簡稱 APUE 指代） 13章有云：
守護進程也成精靈進程（ daemon ）是生存周期較長的一種進程。它們常常在系統自舉時啟動，僅在系統關閉時才終止。因為他們沒有控制終端，所以說他們是在后臺運行的。
這里注意到，daemon有如下特征：
- 沒有終端
- 后臺運行
- 父進程 pid 為1
想要查看運行中的守護進程可以通過 ps -ax 或者 ps -ef 查看，其中 -x 表示會列出沒有控制終端的進程。
實現關注點
二次 fork 與 setsid
fork 系統調用
fork 系統調用用于復制一個與父進程幾乎完全相同的進程，新生成的子進程不同的地方在于與父進程有著不同的 pid 以及有不同的內存空間，根據代碼邏輯實現，父子進程可以完成一樣的工作，也可以不同。子進程會從父進程中繼承比如文件描述符一類的資源。
PHP 中的 pcntl 擴展中實現了 pcntl_fork() 函數，用于在 PHP 中 fork 新的進程。
setsid 系統調用
setsid 系統調用則用于創建一個新的會話并設定進程組 id。
這里有幾個概念：會話，進程組。
在 Linux 中，用戶登錄產生一個會話（Session），一個會話中包含一個或者多個進程組，一個進程組又包含多個進程。每個進程組有一個組長（Session Leader），它的 pid 就是進程組的組 id。進程組長一旦打開一個終端，這一個終端就被稱為控制終端。一旦控制終端發生異常（斷開、硬件錯誤等），會發出信號到進程組組長。
后臺運行程序（如 shell 中以&結尾執行指令）在終端關閉之后也會被殺死，就是沒有處理好控制終端斷開時發出的SIGHUP信號，而SIGHUP信號對于進程的默認行為則是退出進程。
調用 setsid 系統調用之后，會讓當前的進程新建一個進程組，如果在當前進程中不打開終端的話，那么這一個進程組就不會存在控制終端，也就不會出現因為關閉終端而殺死進程的問題。
PHP 中的 posix 擴展中實現了 posix_setsid() 函數，用于在 PHP 中設定新的進程組。
孤兒進程
父進程比子進程先退出，子進程就會變成孤兒進程。
init 進程會收養孤兒進程，即孤兒進程的 ppid 變為 1。
二次 fork 的作用
首先，setsid 系統調用不能由進程組組長調用，會返回-1。
二次 fork 操作的樣例代碼如下：
$pid1 = pcntl_fork(); if ($pid1 > 0) { exit(0); } else if ($pid1 < 0) { exit("Failed to fork 1n"); } if (-1 == posix_setsid()) { exit("Failed to setsidn"); } $pid2 = pcntl_fork(); if ($pid2 > 0) { exit(0); } else if ($pid2 < 0) { exit("Failed to fork 2n"); }
假定我們在終端中執行應用程序，進程為 a，第一次 fork 會生成子進程 b，如果 fork 成功，父進程 a 退出。b 作為孤兒進程，被 init 進程托管。
此時，進程 b 處于進程組 a 中，進程 b 調用 posix_setsid 要求生成新的進程組，調用成功后當前進程組變為 b。
此時進程 b 事實上已經脫離任何的控制終端，例程：
<?php cli_set_process_title('process_a'); $pidA = pcntl_fork(); if ($pidA > 0) { exit(0); } else if ($pidA < 0) { exit(1); } cli_set_process_title('process_b'); if (-1 === posix_setsid()) { exit(2); } while(true) { sleep(1); }
執行程序之后：
? ~ php56 2fork1.php ? ~ ps ax | grep -v grep | grep -E 'process_|PID' PID TTY STAT TIME COMMAND 28203 ? Ss 0:00 process_b
從 ps 的結果來看，process_b 的 TTY 已經變成了 ？，即沒有對應的控制終端。
代碼走到這里，似乎已經完成了功能，關閉終端之后 process_b 也沒有被殺死，但是為什么還要進行第二次 fork 操作呢？
StackOverflow 上的一個回答寫的很好：
The second fork(2) is there to ensure that the new process is not a session leader, so it won’t be able to (accidentally) allocate a controlling terminal, since daemons are not supposed to ever have a controlling terminal.
這是為了防止實際的工作的進程主動關聯或者意外關聯控制終端，再次 fork 之后生成的新進程由于不是進程組組長，是不能申請關聯控制終端的。
綜上，二次 fork 與 setsid 的作用是生成新的進程組，防止工作進程關聯控制終端。
SIGHUP 信號處理
一個進程收到 SIGHUP 信號的默認動作是結束進程。
而 SIGHUP 會在如下情況下發出：
- 控制終端斷開，SIGHUP 發送到進程組組長
- 進程組組長退出，SIGHUP 會發送到進程組中的前臺進程
- SIGHUP 常被用于通知進程重載配置文件（APUE 中提及，daemon 由于沒有控制終端，被認為不可能會收到這一個信號，所以選擇復用）
由于實際的工作進程不在前臺進程組中，而且進程組的組長已經退出并且沒有控制終端，不處理正常情況下當然也沒有問題，然而為了防止偶然的收到 SIGHUP 導致進程退出，也為了遵循守護進程程序設計的慣例，還是應當處理這一信號。
Zombie 進程處理
何為 Zombie 進程
簡單來說，子進程先于父進程退出，父進程沒有調用 wait 系統調用處理，進程變為 Zombie 進程。
子進程先于父進程退出時，會向父進程發送 SIGCHLD 信號，如果父進程沒有處理，子進程也會變為 Zombie 進程。
Zombie 進程會占用可 fork 的進程數，Zombie 進程過多會導致無法 fork 新的進程。
此外，Linux 系統中 ppid 為 init 進程的進程，變為 Zombie 后會由 init 進程回收管理。
Zombie 進程的處理
從 Zombie 進程的特點，對于多進程的daemon，可以通過兩個途徑解決這一問題：
- 父進程處理
SIGCHLD信號 - 讓子進程被 init 接管
父進程處理信號無需多說，注冊信號處理回調函數，調用回收方法即可。
對于讓子進程被 init 接管，則可以通過2次 fork 的方法，讓第一次 fork 出的子進程 a 再 fork 出實際的工作進程 b，讓 a 先行退出，使得 b 成為孤兒進程，這樣就能被 init 進程托管了。
umask
umask 會從父進程中繼承，影響創建文件的權限。
PHP 手冊上提到：
umask() 將 PHP 的 umask 設定為 mask & 0777 并返回原來的 umask。當 PHP 被作為服務器模塊使用時，在每個請求結束后 umask 會被恢復。
如果父進程的 umask 沒有設定好，那么在執行一些文件操作時，會出現意想不到的效果：
? ~ cat test_umask.php <?php chdir('/tmp'); umask(0066); mkdir('test_umask', 0777); ? ~ php test_umask.php ? ~ ll /tmp | grep umask drwx--x--x 2 root root 4.0K 8月 22 17:35 test_umask
所以，為了保證每一次都能按照預期的權限操作文件，需要置0 umask 值。
重定向0/1/2
這里的0/1/2分別指的是 STDIN/STDOUT/STDERR，即標準輸入/輸出/錯誤三個流。
樣例
首先來看一個樣例：
<?php // not_redirect_std_stream_daemon.php $pid1 = pcntl_fork(); if ($pid1 > 0) { exit(0); } else if ($pid1 < 0) { exit("Failed to fork 1n"); } if (-1 == posix_setsid()) { exit("Failed to setsidn"); } $pid2 = pcntl_fork(); if ($pid2 > 0) { exit(0); } else if ($pid2 < 0) { exit("Failed to fork 2n"); } umask(0); declare(ticks = 1); pcntl_signal(SIGHUP, SIG_IGN); echo getmypid() . "n"; while(true) { echo time() . "n"; sleep(10); }
上述代碼幾乎完成了文章最開始部分提及的各個方面，唯一不同的是沒有對標準流做處理。通過 php not_redirect_std_stream_daemon.php 指令也能讓程序在后臺進行。
在 sleep 的間隙，關閉終端，會發現進程退出。
通過 strace 觀察系統調用的情況：
? ~ strace -p 6723 Process 6723 attached - interrupt to quit restart_syscall(<... resuming interrupted call ...>) = 0 write(1, "1503417004n", 11) = 11 rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, [CHLD], [], 8) = 0 rt_sigaction(SIGCHLD, NULL, {SIG_DFL, [], 0}, 8) = 0 rt_sigprocmask(SIG_SETMASK, [], NULL, 8) = 0 nanosleep({10, 0}, 0x7fff71a30ec0) = 0 write(1, "1503417014n", 11) = -1 EIO (Input/output error) close(2) = 0 close(1) = 0 munmap(0x7f35abf59000, 4096) = 0 close(0) = 0
發現發生了 EIO 錯誤，導致進程退出。
原因很簡單，即我們編寫的 daemon 程序使用了當時啟動時終端提供的標準流，當終端關閉時，標準流變得不可讀不可寫，一旦嘗試讀寫，會導致進程退出。
在信海龍的博文《一個echo引起的進程崩潰》中也提到過類似的問題。
解決方案
APUE 樣例
APUE 13.3中提到過一條編程規則（第6條）：
某些守護進程打開
/dev/null時期具有文件描述符0、1和2，這樣，任何一個視圖讀標準輸入、寫標準輸出或者標準錯誤的庫例程都不會產生任何效果。因為守護進程并不與終端設備相關聯，所以不能在終端設備上顯示器輸出，也無從從交互式用戶那里接受輸入。及時守護進程是從交互式會話啟動的，但因為守護進程是在后臺運行的，所以登錄會話的終止并不影響守護進程。如果其他用戶在同一終端設備上登錄，我們也不會在該終端上見到守護進程的輸出，用戶也不可期望他們在終端上的輸入會由守護進程讀取。
簡單來說：
- daemon 不應使用標準流
- 0/1/2 要設定成 /dev/null
例程中使用：
for (i = 0; i < rl.rlim_max; i++) close(i); fd0 = open("/dev/null", O_RDWR); fd1 = dup(0); fd2 = dup(0);
實現了這一個功能。dup() （參考手冊）系統調用會復制輸入參數中的文件描述符，并復制到最小的未分配文件描述符上。所以上述例程可以理解為：
關閉所有可以打開的文件描述符，包括標準輸入輸出錯誤； 打開/dev/null并賦值給變量fd0，因為標準輸入已經關閉了，所以/dev/null會綁定到0，即標準輸入； 因為最小未分配文件描述符為1，復制文件描述符0到文件描述符1，即標準輸出也綁定到/dev/null； 因為最小未分配文件描述符為2，復制文件描述符0到文件描述符2，即標準錯誤也綁定到/dev/null；復制代碼
開源項目實現：Workerman
Workerman 中的 Worker.php 中的 resetStd() 方法實現了類似的操作。
/** * Redirect standard input and output. * * @throws Exception */ public static function resetStd() { if (!self::$daemonize) { return; } global $STDOUT, $STDERR; $handle = fopen(self::$stdoutFile, "a"); if ($handle) { unset($handle); @fclose(STDOUT); @fclose(STDERR); $STDOUT = fopen(self::$stdoutFile, "a"); $STDERR = fopen(self::$stdoutFile, "a"); } else { throw new Exception('can not open stdoutFile ' . self::$stdoutFile); } }
Workerman 中如此實現，結合博文，可能與 PHP 的 GC 機制有關，對于 fd 0 1 2來說，PHP 會維持對這三個資源的引用計數，在直接 fclose 之后，會使得這幾個 fd 對應的資源類型的變量引用計數為0，導致觸發回收。所需要做的就是將這些變量變為全局變量，保證引用的存在。
推薦學習：《PHP視頻教程》
