Python守护进程和脚本单例运行详解

时间：2022-06-24 17:45:03 编辑：袖梨来源：一聚教程网

本篇文章主要介绍了Python守护进程和脚本单例运行，小编觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧

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。

Python有时需要保证只运行一个脚本实例，以避免数据的冲突。

二、Python守护进程

1、函数实现

代码如下

复制代码

#!/usr/bin/env python

#coding: utf-8

importsys, os

'''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

'''

defdaemonize (stdin='/dev/null', 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。

ifpid >0:

sys.exit(0) #父进程退出

exceptOSError, e:

sys.stderr.write ("fork #1 failed: (%d) %sn"%(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()

ifpid >0:

sys.exit(0) #第二个父进程退出

exceptOSError, e:

sys.stderr.write ("fork #2 failed: (%d) %sn"%(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

forfinsys.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())

#示例函数：每秒打印一个数字和时间戳

defmain():

importtime

sys.stdout.write('Daemon started with pid %dn'%os.getpid())

sys.stdout.write('Daemon stdout outputn')

sys.stderr.write('Daemon stderr outputn')

c=0

whileTrue:

sys.stdout.write('%d: %sn'%(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

代码如下

复制代码

#!/usr/bin/env python

#coding: utf-8

#python模拟linux的守护进程

importsys, os, time, atexit, string

fromsignalimportSIGTERM

classDaemon:

def__init__(self, pidfile, stdin='/dev/null', stdout='/dev/null', stderr='/dev/null'):

#需要获取调试信息，改为stdin='/dev/stdin', stdout='/dev/stdout', stderr='/dev/stderr'，以root身份运行。

self.stdin=stdin

self.stdout=stdout

self.stderr=stderr

self.pidfile=pidfile

def_daemonize(self):

try:

pid=os.fork() #第一次fork，生成子进程，脱离父进程

ifpid >0:

sys.exit(0) #退出主进程

exceptOSError, 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

ifpid >0:

sys.exit(0)

exceptOSError, 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('%sn'%pid)

defdelpid(self):

os.remove(self.pidfile)

defstart(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()

exceptIOError:

pid=None

ifpid:

message='pidfile %s already exist. Daemon already running!n'

sys.stderr.write(message%self.pidfile)

sys.exit(1)

#启动监控

self._daemonize()

self._run()

defstop(self):

#从pid文件中获取pid

try:

pf=file(self.pidfile,'r')

pid=int(pf.read().strip())

pf.close()

exceptIOError:

pid=None

ifnotpid: #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:

while1:

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)

exceptOSError, err:

err=str(err)

iferr.find('No such process') >0:

ifos.path.exists(self.pidfile):

os.remove(self.pidfile)

else:

printstr(err)

sys.exit(1)

defrestart(self):

self.stop()

self.start()

def_run(self):

""" run your fun"""

whileTrue:

#fp=open('/tmp/result','a+')

#fp.write('Hello Worldn')

sys.stdout.write('%s:hello worldn'%(time.ctime(),))

sys.stdout.flush()

time.sleep(2)

if__name__=='__main__':

daemon=Daemon('/tmp/watch_process.pid', stdout='/tmp/watch_stdout.log')

iflen(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)

运行结果：

它是当Daemon设计成一个模板，在其他文件中from daemon import Daemon，然后定义子类，重写run()方法实现自己的功能。

代码如下	复制代码
classMyDaemon(Daemon): defrun(self): whileTrue: fp=open('/tmp/run.log','a+') fp.write('Hello Worldn') 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。

代码如下	复制代码
#/bin/sh whiletrue do count=`ps-ef \|grep"daemonclass.py"\|grep-v"grep"` if["$?"!="0"];then daemonclass.py start fi sleep2 done

三、python保证只能运行一个脚本实例

1、打开文件本身加锁

代码如下

复制代码

#!/usr/bin/env python

#coding: utf-8

importfcntl, sys, time, os

pidfile=0

defApplicationInstance():

globalpidfile

pidfile=open(os.path.realpath(__file__),"r")

try:

fcntl.flock(pidfile, fcntl.LOCK_EX | fcntl.LOCK_NB)#创建一个排他锁,并且所被锁住其他进程不会阻塞

except:

print"another instance is running..."

sys.exit(1)

if__name__=="__main__":

ApplicationInstance()

whileTrue:

print'running...'

time.sleep(1)

注意：open()参数不能使用w，否则会覆盖本身文件；pidfile必须声明为全局变量，否则局部变量生命周期结束，文件描述符会因引用计数为0被系统回收（若整个函数写在主函数中，则不需要定义成global）。

2、打开自定义文件并加锁

代码如下

复制代码

#!/usr/bin/env python

#coding: utf-8

importfcntl, sys, time

pidfile=0

defApplicationInstance():

globalpidfile

pidfile=open("instance.pid","w")

try:

fcntl.lockf(pidfile, fcntl.LOCK_EX | fcntl.LOCK_NB)#创建一个排他锁,并且所被锁住其他进程不会阻塞

exceptIOError:

print"another instance is running..."

sys.exit(0)

if__name__=="__main__":

ApplicationInstance()

whileTrue:

print'running...'

time.sleep(1)

3、检测文件中PID

代码如下

复制代码

#!/usr/bin/env python

#coding: utf-8

importtime, os, sys

importsignal

pidfile='/tmp/process.pid'

defsig_handler(sig, frame):

ifos.path.exists(pidfile):

os.remove(pidfile)

sys.exit(0)

defApplicationInstance():

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()

exceptIOError:

pid=None

ifpid:

sys.stdout.write('instance is running...n')

sys.exit(0)

file(pidfile,'w+').write('%sn'%os.getpid())

if__name__=="__main__":

ApplicationInstance()

whileTrue:

print'running...'

time.sleep(1)

4、检测特定文件夹或文件

代码如下

复制代码

#!/usr/bin/env python

#coding: utf-8

importtime, commands, signal, sys

defsig_handler(sig, frame):

ifos.path.exists("/tmp/test"):

os.rmdir("/tmp/test")

sys.exit(0)

defApplicationInstance():

signal.signal(signal.SIGTERM, sig_handler)

signal.signal(signal.SIGINT, sig_handler)

signal.signal(signal.SIGQUIT, sig_handler)

ifcommands.getstatusoutput("mkdir /tmp/test")[0]:

print"instance is running..."

sys.exit(0)

if__name__=="__main__":

ApplicationInstance()

whileTrue:

print'running...'

time.sleep(1)

也可以检测某一个特定的文件，判断文件是否存在：

代码如下

复制代码

importos

importos.path

importtime

#class used to handle one application instance mechanism

classApplicationInstance:

#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

defcheck(self):

#check if the pidfile exists

ifnotos.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

if0==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

defstartApplication(self):

file=open(self.pid_file,'wt')

file.write(str( os.getpid() ) )

file.close()

#called when the single instance exit ( remove pid file )

defexitApplication(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 )用于检测一个为pid的进程是否还活着，若该pid的进程已经停止则抛出异常，若正在运行则不发送kill信号。

5、socket监听一个特定端口

代码如下	复制代码
#!/usr/bin/env python #coding: utf-8 importsocket, time, sys defApplicationInstance(): try: globals s=socket.socket() host=socket.gethostname() s.bind((host,60123)) except: print"instance is running..." sys.exit(0) if__name__=="__main__": ApplicationInstance() whileTrue: print'running...' time.sleep(1)

可以将该函数使用装饰器实现，便于重用（效果与上述相同）：

代码如下

复制代码

#!/usr/bin/env python

#coding: utf-8

importsocket, time, sys

importfunctools

#使用装饰器实现

defApplicationInstance(func):

@functools.wraps(func)

deffun(*args,**kwargs):

importsocket

try:

globals

s=socket.socket()

host=socket.gethostname()

s.bind((host,60123))

except:

print('already has an instance...')

returnNone

returnfunc(*args,**kwargs)

returnfun

@ApplicationInstance

defmain():

whileTrue:

print'running...'

time.sleep(1)

if__name__=="__main__":

main()

四、总结

（1）守护进程和单脚本运行在实际应用中比较重要，方法也比较多，可选择合适的来进行修改，可以将它们做成一个单独的类或模板，然后子类化实现自定义。

（2）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。

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