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Linux 守護進程的啟動方法

來源:阮一峰 發布時間:2019-06-29 閱讀次數:

"守護進程"(daemon)就是一直在后臺運行的進程(daemon)。

本文介紹如何將一個 Web 應用,啟動為守護進程。

一、問題的由來

Web應用寫好后,下一件事就是啟動,讓它一直在后臺運行。

這并不容易。舉例來說,下面是一個最簡單的Node應用server.js,只有6行。

var http = require('http');

http.createServer(function(req, res) {
  res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
  res.end('Hello World');
}).listen(5000);

你在命令行下啟動它。

$ node server.js

看上去一切正常,所有人都能快樂地訪問 5000 端口了。但是,一旦你退出命令行窗口,這個應用就一起退出了,無法訪問了。

怎么才能讓它變成系統的守護進程(daemon),成為一種服務(service),一直在那里運行呢?

二、前臺任務與后臺任務

上面這樣啟動的腳本,稱為"前臺任務"(foreground job)。它會獨占命令行窗口,只有運行完了或者手動中止,才能執行其他命令。

變成守護進程的第一步,就是把它改成"后臺任務"(background job)。

$ node server.js &

只要在命令的尾部加上符號&,啟動的進程就會成為"后臺任務"。如果要讓正在運行的"前臺任務"變為"后臺任務",可以先按ctrl + z,然后執行bg命令(讓最近一個暫停的"后臺任務"繼續執行)。

"后臺任務"有兩個特點。

  1. 繼承當前 session (對話)的標準輸出(stdout)和標準錯誤(stderr)。因此,后臺任務的所有輸出依然會同步地在命令行下顯示。
  2. 不再繼承當前 session 的標準輸入(stdin)。你無法向這個任務輸入指令了。如果它試圖讀取標準輸入,就會暫停執行(halt)。

可以看到,"后臺任務"與"前臺任務"的本質區別只有一個:是否繼承標準輸入。所以,執行后臺任務的同時,用戶還可以輸入其他命令。

三、SIGHUP信號

變為"后臺任務"后,一個進程是否就成為了守護進程呢?或者說,用戶退出 session 以后,"后臺任務"是否還會繼續執行?

Linux系統是這樣設計的。

  1. 用戶準備退出 session
  2. 系統向該 session 發出SIGHUP信號
  3. session 將SIGHUP信號發給所有子進程
  4. 子進程收到SIGHUP信號后,自動退出

上面的流程解釋了,為什么"前臺任務"會隨著 session 的退出而退出:因為它收到了SIGHUP信號。

那么,"后臺任務"是否也會收到SIGHUP信號?

這由 Shell 的huponexit參數決定的。

$ shopt | grep huponexit

執行上面的命令,就會看到huponexit參數的值。

大多數Linux系統,這個參數默認關閉(off)。因此,session 退出的時候,不會把SIGHUP信號發給"后臺任務"。所以,一般來說,"后臺任務"不會隨著 session 一起退出。

四、disown 命令

通過"后臺任務"啟動"守護進程"并不保險,因為有的系統的huponexit參數可能是打開的(on)。

更保險的方法是使用disown命令。它可以將指定任務從"后臺任務"列表(jobs命令的返回結果)之中移除。一個"后臺任務"只要不在這個列表之中,session 就肯定不會向它發出SIGHUP信號。

$ node server.js &
$ disown

執行上面的命令以后,server.js進程就被移出了"后臺任務"列表。你可以執行jobs命令驗證,輸出結果里面,不會有這個進程。

disown的用法如下。

# 移出最近一個正在執行的后臺任務
$ disown

# 移出所有正在執行的后臺任務
$ disown -r

# 移出所有后臺任務
$ disown -a

# 不移出后臺任務,但是讓它們不會收到SIGHUP信號
$ disown -h

# 根據jobId,移出指定的后臺任務
$ disown %2
$ disown -h %2

五、標準 I/O

使用disown命令之后,還有一個問題。那就是,退出 session 以后,如果后臺進程與標準I/O有交互,它還是會掛掉。

還是以上面的腳本為例,現在加入一行。

var http = require('http');

http.createServer(function(req, res) {
  console.log('server starts...'); // 加入此行
  res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
  res.end('Hello World');
}).listen(5000);

啟動上面的腳本,然后再執行disown命令。

$ node server.js &
$ disown

接著,你退出 session,訪問5000端口,就會發現連不上。

這是因為"后臺任務"的標準 I/O 繼承自當前 session,disown命令并沒有改變這一點。一旦"后臺任務"讀寫標準 I/O,就會發現它已經不存在了,所以就報錯終止執行。

為了解決這個問題,需要對"后臺任務"的標準 I/O 進行重定向。

$ node server.js > stdout.txt 2> stderr.txt < /dev/null &
$ disown

上面這樣執行,基本上就沒有問題了。

六、nohup 命令

還有比disown更方便的命令,就是nohup。

$ nohup node server.js &

nohup命令對server.js進程做了三件事。

  • 阻止SIGHUP信號發到這個進程。
  • 關閉標準輸入。該進程不再能夠接收任何輸入,即使運行在前臺。
  • 重定向標準輸出和標準錯誤到文件nohup.out。

也就是說,nohup命令實際上將子進程與它所在的 session 分離了。

注意,nohup命令不會自動把進程變為"后臺任務",所以必須加上&符號。

七、Screen 命令與 Tmux 命令

另一種思路是使用 terminal multiplexer (終端復用器:在同一個終端里面,管理多個session),典型的就是 Screen 命令和 Tmux 命令。

它們可以在當前 session 里面,新建另一個 session。這樣的話,當前 session 一旦結束,不影響其他 session。而且,以后重新登錄,還可以再連上早先新建的 session。

Screen 的用法如下。

# 新建一個 session
$ screen
$ node server.js

然后,按下ctrl + A和ctrl + D,回到原來的 session,從那里退出登錄。下次登錄時,再切回去。

$ screen -r

如果新建多個后臺 session,就需要為它們指定名字。

$ screen -S name

# 切回指定 session
$ screen -r name
$ screen -r pid_number

# 列出所有 session
$ screen -ls

如果要停掉某個 session,可以先切回它,然后按下ctrl + c和ctrl + d。

Tmux 比 Screen 功能更多、更強大,它的基本用法如下。

$ tmux
$ node server.js

# 返回原來的session
$ tmux detach

除了tmux detach,另一種方法是按下Ctrl + B和d ,也可以回到原來的 session。

# 下次登錄時,返回后臺正在運行服務session
$ tmux attach

如果新建多個 session,就需要為每個 session 指定名字。

# 新建 session
$ tmux new -s session_name

# 切換到指定 session
$ tmux attach -t session_name

# 列出所有 session
$ tmux list-sessions

# 退出當前 session,返回前一個 session 
$ tmux detach

# 殺死指定 session
$ tmux kill-session -t session-name

八、Node 工具

對于 Node 應用來說,可以不用上面的方法,有一些專門用來啟動的工具:forevernodemonpm2

forever 的功能很簡單,就是保證進程退出時,應用會自動重啟。

# 作為前臺任務啟動
$ forever server.js

# 作為服務進程啟動 
$ forever start app.js

# 停止服務進程
$ forever stop Id

# 重啟服務進程
$ forever restart Id

# 監視當前目錄的文件變動,一有變動就重啟
$ forever -w server.js

# -m 參數指定最多重啟次數
$ forever -m 5 server.js 

# 列出所有進程
$ forever list

nodemon一般只在開發時使用,它最大的長處在于 watch 功能,一旦文件發生變化,就自動重啟進程。

# 默認監視當前目錄的文件變化
$ nodemon server.js

# 監視指定文件的變化   
$ nodemon --watch app --watch libs server.js  

pm2 的功能最強大,除了重啟進程以外,還能實時收集日志和監控。

# 啟動應用
$ pm2 start app.js

# 指定同時起多少個進程(由CPU核心數決定),組成一個集群
$ pm2 start app.js -i max

# 列出所有任務
$ pm2 list

# 停止指定任務
$ pm2 stop 0

# 重啟指定任務
$ pm2 restart 0

# 刪除指定任務
$ pm2 delete 0

# 保存當前的所有任務,以后可以恢復
$ pm2 save

# 列出每個進程的統計數據
$ pm2 monit

# 查看所有日志
$ pm2 logs

# 導出數據
$ pm2 dump

# 重啟所有進程
$ pm2 kill
$ pm2 resurect

# 啟動web界面 http://localhost:9615
$ pm2 web

十、Systemd

除了專用工具以外,Linux系統有自己的守護進程管理工具 Systemd 。它是操作系統的一部分,直接與內核交互,性能出色,功能極其強大。我們完全可以將程序交給 Systemd ,讓系統統一管理,成為真正意義上的系統服務。

下一篇文章,我就來介紹 Systemd

(完)

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