Linux 守护进程的启动方法

作者: 阮一峰

日期: 2016年2月28日

"守护进程"(daemon)就是一直在后台运行的进程(daemon)。

本文介绍如何将一个 Web 应用,启动为守护进程。

一、问题的由来

Web应用写好后,下一件事就是启动,让它一直在后台运行。

这并不容易。举例来说,下面是一个最简单的Node应用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);

你在命令行下启动它。


$ node server.js

看上去一切正常,所有人都能快乐地访问 5000 端口了。但是,一旦你退出命令行窗口,这个应用就一起退出了,无法访问了。

怎么才能让它变成系统的守护进程(daemon),成为一种服务(service),一直在那里运行呢?

二、前台任务与后台任务

上面这样启动的脚本,称为"前台任务"(foreground job)。它会独占命令行窗口,只有运行完了或者手动中止,才能执行其他命令。

变成守护进程的第一步,就是把它改成"后台任务"(background job)。


$ node server.js &

只要在命令的尾部加上符号&,启动的进程就会成为"后台任务"。如果要让正在运行的"前台任务"变为"后台任务",可以先按ctrl + z,然后执行bg命令(让最近一个暂停的"后台任务"继续执行)。

"后台任务"有两个特点。

  1. 继承当前 session (对话)的标准输出(stdout)和标准错误(stderr)。因此,后台任务的所有输出依然会同步地在命令行下显示。
  2. 不再继承当前 session 的标准输入(stdin)。你无法向这个任务输入指令了。如果它试图读取标准输入,就会暂停执行(halt)。

可以看到,"后台任务"与"前台任务"的本质区别只有一个:是否继承标准输入。所以,执行后台任务的同时,用户还可以输入其他命令。

三、SIGHUP信号

变为"后台任务"后,一个进程是否就成为了守护进程呢?或者说,用户退出 session 以后,"后台任务"是否还会继续执行?

Linux系统是这样设计的。

  1. 用户准备退出 session
  2. 系统向该 session 发出SIGHUP信号
  3. session 将SIGHUP信号发给所有子进程
  4. 子进程收到SIGHUP信号后,自动退出

上面的流程解释了,为什么"前台任务"会随着 session 的退出而退出:因为它收到了SIGHUP信号。

那么,"后台任务"是否也会收到SIGHUP信号?

这由 Shell 的huponexit参数决定的。


$ shopt | grep huponexit

执行上面的命令,就会看到huponexit参数的值。

大多数Linux系统,这个参数默认关闭(off)。因此,session 退出的时候,不会把SIGHUP信号发给"后台任务"。所以,一般来说,"后台任务"不会随着 session 一起退出。

四、disown 命令

通过"后台任务"启动"守护进程"并不保险,因为有的系统的huponexit参数可能是打开的(on)。

更保险的方法是使用disown命令。它可以将指定任务从"后台任务"列表(jobs命令的返回结果)之中移除。一个"后台任务"只要不在这个列表之中,session 就肯定不会向它发出SIGHUP信号。


$ node server.js &
$ disown

执行上面的命令以后,server.js进程就被移出了"后台任务"列表。你可以执行jobs命令验证,输出结果里面,不会有这个进程。

disown的用法如下。


# 移出最近一个正在执行的后台任务
$ disown

# 移出所有正在执行的后台任务
$ disown -r

# 移出所有后台任务
$ disown -a

# 不移出后台任务,但是让它们不会收到SIGHUP信号
$ disown -h

# 根据jobId,移出指定的后台任务
$ disown %2
$ disown -h %2

五、标准 I/O

使用disown命令之后,还有一个问题。那就是,退出 session 以后,如果后台进程与标准I/O有交互,它还是会挂掉。

还是以上面的脚本为例,现在加入一行。


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);

启动上面的脚本,然后再执行disown命令。


$ node server.js &
$ disown

接着,你退出 session,访问5000端口,就会发现连不上。

这是因为"后台任务"的标准 I/O 继承自当前 session,disown命令并没有改变这一点。一旦"后台任务"读写标准 I/O,就会发现它已经不存在了,所以就报错终止执行。

为了解决这个问题,需要对"后台任务"的标准 I/O 进行重定向。


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

上面这样执行,基本上就没有问题了。

六、nohup 命令

还有比disown更方便的命令,就是nohup


$ nohup node server.js &

nohup命令对server.js进程做了三件事。

  • 阻止SIGHUP信号发到这个进程。
  • 关闭标准输入。该进程不再能够接收任何输入,即使运行在前台。
  • 重定向标准输出和标准错误到文件nohup.out

也就是说,nohup命令实际上将子进程与它所在的 session 分离了。

注意,nohup命令不会自动把进程变为"后台任务",所以必须加上&符号。

七、Screen 命令与 Tmux 命令

另一种思路是使用 terminal multiplexer (终端复用器:在同一个终端里面,管理多个session),典型的就是 Screen 命令和 Tmux 命令。

它们可以在当前 session 里面,新建另一个 session。这样的话,当前 session 一旦结束,不影响其他 session。而且,以后重新登录,还可以再连上早先新建的 session。

Screen 的用法如下。


# 新建一个 session
$ screen
$ node server.js

然后,按下ctrl + Actrl + D,回到原来的 session,从那里退出登录。下次登录时,再切回去。


$ screen -r

如果新建多个后台 session,就需要为它们指定名字。


$ screen -S name

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

# 列出所有 session
$ screen -ls

如果要停掉某个 session,可以先切回它,然后按下ctrl + cctrl + d

Tmux 比 Screen 功能更多、更强大,它的基本用法如下。


$ tmux
$ node server.js

# 返回原来的session
$ tmux detach

除了tmux detach,另一种方法是按下Ctrl + Bd ,也可以回到原来的 session。


# 下次登录时,返回后台正在运行服务session
$ tmux attach

如果新建多个 session,就需要为每个 session 指定名字。


# 新建 session
$ tmux new -s session_name

# 切换到指定 session
$ tmux attach -t session_name

# 列出所有 session
$ tmux list-sessions

# 退出当前 session,返回前一个 session 
$ tmux detach

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

八、Node 工具

对于 Node 应用来说,可以不用上面的方法,有一些专门用来启动的工具:forevernodemonpm2

forever 的功能很简单,就是保证进程退出时,应用会自动重启。


# 作为前台任务启动
$ forever server.js

# 作为服务进程启动 
$ forever start app.js

# 停止服务进程
$ forever stop Id

# 重启服务进程
$ forever restart Id

# 监视当前目录的文件变动,一有变动就重启
$ forever -w server.js

# -m 参数指定最多重启次数
$ forever -m 5 server.js 

# 列出所有进程
$ forever list

nodemon一般只在开发时使用,它最大的长处在于 watch 功能,一旦文件发生变化,就自动重启进程。


# 默认监视当前目录的文件变化
$ nodemon server.js

# 监视指定文件的变化   
$ nodemon --watch app --watch libs server.js  

pm2 的功能最强大,除了重启进程以外,还能实时收集日志和监控。


# 启动应用
$ pm2 start app.js

# 指定同时起多少个进程(由CPU核心数决定),组成一个集群
$ pm2 start app.js -i max

# 列出所有任务
$ pm2 list

# 停止指定任务
$ pm2 stop 0

# 重启指定任务
$ pm2 restart 0

# 删除指定任务
$ pm2 delete 0

# 保存当前的所有任务,以后可以恢复
$ pm2 save

# 列出每个进程的统计数据
$ pm2 monit

# 查看所有日志
$ pm2 logs

# 导出数据
$ pm2 dump

# 重启所有进程
$ pm2 kill
$ pm2 resurect

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

十、Systemd

除了专用工具以外,Linux系统有自己的守护进程管理工具 Systemd 。它是操作系统的一部分,直接与内核交互,性能出色,功能极其强大。我们完全可以将程序交给 Systemd ,让系统统一管理,成为真正意义上的系统服务。

下一篇文章,我就来介绍 Systemd

(完)

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留言(24条)

为何不提一下daemontools?

第六小节标题和接下来的一行
nohup误为nohub

@invain:

谢谢指出,已经改正

赞一个,写得很详细。个人最喜欢screen,一直以来用的是他。

setsid呢?

第六章有误,一会NOHUB,一会NOHUP。改改吧!

我在mac下,《五、标准 I/O》这一部分,disown后5000端口正常连接,页面访问也能成功,是平台原因么?

引用antsword的发言:

我在mac下,《五、标准 I/O》这一部分,disown后5000端口正常连接,页面访问也能成功,是平台原因么?

抱歉,是我出错了,没有关闭session,没看到哪里删除评论,添麻烦了

@ macafee:

谢谢指出,都改过来了。

也可以用fork + waitpid的方法建立自己的守护进程,父进程对子进程的状态改变进行监控,从而实现完全自主控制的效果。

已阅 很赞 平时主要用 nohup ;-) 还有nohup可以加 2>1 这样的参数,把输出重新定向

unix用daemon linux下用screen

最近正困惑着一块,太赞了!!

期待systemd的讲解!

一般我用tmux

Systemd 用这个才是王道

搞Java开发的同学可以加QQ群479189837讨论

pm2 resurect 拼写错误? 应为 pm2 resurrect

第三小节有问题吧:我的测试结果,huponexit参数是off,退出session,后台任务也会退出

`ctrl + z`,然后执行`bg`,这里应该是“然后执行`fg`吧? `jobs`可以查看进程,然后`fg 1`, `fg 2`等等。

一直在用这些功能,但是没有一篇文章把这些功能的细节和不同讲解的如此清晰的,赞!

引用gary的发言:

最近正困惑着一块,太赞了!!

同赞! 彻底捋清楚了. 谢谢!

阮大好厉害

每次看完阮老师的文章,都忍不住拍手叫好。深入浅出,实用!

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