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

#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import sys, 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
'''  def daemonize (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。  if pid > 0:  sys.exit(0)   #父进程退出  except OSError, e:   sys.stderr.write ("fork #1 failed: (%d) %s\n" % (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()   if pid > 0:  sys.exit(0)   #第二个父进程退出  except OSError, e:   sys.stderr.write ("fork #2 failed: (%d) %s\n" % (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  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
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

#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8  #python模拟linux的守护进程  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  if pid > 0:  sys.exit(0)      #退出主进程  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  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('%s\n' % pid)  def delpid(self):  os.remove(self.pidfile)  def start(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()  except IOError:  pid = None  if pid:  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()  def stop(self):  #从pid文件中获取pid  try:  pf = file(self.pidfile,'r')  pid = int(pf.read().strip())  pf.close()  except IOError:  pid = None  if not pid:   #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:  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)  

运行结果：

可以参考：http://www.jejik.com/articles/2007/02/a_simple_unix_linux_daemon_in_python/，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。

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。

#/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保证只能运行一个脚本实例

1、打开文件本身加锁

#!/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) #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()  while True:  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

#!/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)  #创建一个排他锁,并且所被锁住其他进程不会阻塞  except  IOError:  print "another instance is running..."  sys.exit(0)  if __name__ == "__main__":  ApplicationInstance()  while True:  print 'running...'  time.sleep(1)  

3、检测文件中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、检测特定文件夹或文件

#!/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)  

也可以检测某一个特定的文件，判断文件是否存在：

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

#!/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)  

可以将该函数使用装饰器实现，便于重用（效果与上述相同）：

#!/usr/bin/env python
#coding: utf-8
import socket, time, sys
import functools  #使用装饰器实现
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、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。
（3）若有更好的设计和想法，可随时留言，在此先感谢！