Linux - 请容许我静静地后台运行

 

前言

常在 linux 下玩耍的开发者确定会常常遇到须要对进程调度的状况，在 windows 中点击 最小化 去干别的就 OK 了，那么在 linux 下怎么办呢。

可能有的小伙伴会说，再开一个终端窗口不就行了么。但是开不少窗口管理会很不方便，还有万一手贱点了x，或者长时间不操做，远程终端断开了链接，进程中止了，再次打开，又是一番折腾。

今天来介绍几个命令，帮你们系统地梳理一下 linux 的进程调度，并附上一些本身的使用心得和踩过的坑。

名词

在此以前，咱们必须（固然也不是必须，但了解原理有利于理解和解决错误）先弄懂几个名词。

进程组

进程组是一个或多个进程的集合，进程组方便了对多个进程的控制，在进程数较多的状况下，向进程组发送信号就好了。

它的 ID 由它的组长进程的进程 ID 决定。组长进程建立了进程组，但它并不能决定进程组的存活时间，只要进程组内还有一个进程存在，进程就存在，与组长进程是否已终止无关。

会话

会话(session)是一个或多个进程组的集合，它开始于用户登录终端，结束于用户退出登录。其义如其名，就是指用户与系统的一次对话的全程。

会话包括控制进程（与终端创建链接的领头进程），一个前台进程组和任意后台进程组。一个会话只能有一个控制终端，一般是登陆到其上的终端设备或伪终端设备，产生在控制终端上的输入和信号将发送给会话的前台进程组中的全部进程。

控制终端

每当咱们使用终端工具打开一个本地或远程 shell，咱们便打开了一个控制终端，经过 ps 命令能够查看到 command 为 ttyn 的就是它对应的进程了，同时它对应 linux /dev/ 目录下的一个文件。

做业

做业的概念与进程组相似，一样由一个或多个进程组成，它分为前台做业和后台做业，一个会话会有一个前台做业和多个后台做业，与进程组不一样的是，做业内的某个进程产生的子进程并不属于这个做业。

类比

以上几个概念能够类比为咱们一次经过 QQ 聊天的全程，控制终端就是 QQ软件，关闭了此软件表明着聊天结束。聊天时发送的每一条信息都是一个进程，做业或进程组就是咱们在聊的某一件事，它由不少条相互的信息构成。而会话则是咱们指咱们从开始聊天到结束聊天的全过程，可能会聊不少个事。

它们之间的相关图以下所示：

后台执行

咱们每次在终端窗口执行命令的时候，进程总会一直占用着终端，走到进程结束，这段时间内，咱们在终端的输入是没有用的。并且，当终端窗口关闭或网络链接失败后，再次打开终端，会发现进程已经中断了。这是由于用户注销或者网络断开时，SIGHUP信号会被发送到会话所属的子进程，而此 SIGHUP 的默认处理方式是终止收到该信号的进程。因此若程序中没有捕捉该信号，当终端关闭后，会话所属进程就会退出。

咱们要实现后台执行的目的，其实是要完成以下两个目标：

• 使进程让出前台终端，让咱们能够继续经过终端与系统进行交互。
• 使进程再也不受终端关闭的影响，即系统在终端关闭后再也不向进程发送 SIGHUP 信号或即便发送了信号程序也不会退出。

如下的命令就围绕着这两个目标来实现。

&

首先是咱们最常常遇到的符号 &，将它附在命令后面可使进程在后台执行，不会占用前台界面。它其实是在会话中开启了一个后台做业，对做业的操做咱们后面再说。

但咱们会发现，若是此时终端被关闭后，进程仍是会退出。这是由于，& 符号只有让进程让出前台终端的功能，没法让进程不受 SIGHUP 信号的影响。

nohup

nohup 应该是另一个咱们经常使用的命令了，它的做用如其字面意思，使进程不受 SIGHUP 信号的影响。但咱们在使用 nohup php test.php 后会发现，进程还会一直占用前台终端，但即便终端被关闭或链接断开了，程序仍是会执行，另外咱们会发如今当前文件夹下多了个名为 nohup.out 的文件。

这是由于 nohup 的功能仅仅是让进程不受 SIGHUP 信号的影响，并不会让出前台终端，并且它还会在命令执行目录下创建 nohup.out 用以存储进程的输出。若是进程不须要输出，且不想让 nohup 建立文件，能够将标准输出和标准错误输出重定向。

咱们常将 nohup 和 & 搭配到一块使用，执行命令以下 nohup command >/dev/null 2>&1 & 这样，就能够放心的等待进程运行结果了。

setsid

setsid 是另外一个让进程在后台执行的命令，它的做用是让进程打开一个新的会话并运行进程，使用方式为 setsid command。

根据上面的概念咱们得知终端关闭后进程退出是由于会话首进程向进程发送了 SIGHUP 信号，setsid 就厉害了，它直接打开一个新的会话来执行命令，那么原会话的终端的状态就不再会影响到此进程了。

咱们使用 pstree 来查看使用 setsid 和 nohup ... & 两种命令来运行进程时的进程树状态。

• nohup php test.php &

pstree -a |grep -C 6 test
  |-sshd
  |   `-sshd
  |       `-sshd
  |           `-bash
  |               `-sudo -s
  |                   `-bash
  |                       |-grep -C 6 test
  |                       |-php test.php
  |                       `-pstree -a

我是用 ssh 远程登录的机器，因此 test.php 进程是挂在 sshd 进程下的。正常状况下，一旦 sshd 进程结束，则 test.php也没法幸免。

• setsid php test.php

pstree -a |grep -C 6 test 
  |-{nscd}
  |-php test.php
  |-php-fpm
 --
  |-sshd
  |   `-sshd

使用了 setsid 后，test.php 进程已经与 sshd 进程同级，属于 init 进程的子进程了。

可是 setsid 并无为进程分配一个输出终端，因此进程仍是会输出到当前终端上。

setsid的坑

另外，setsid 有个略坑的地方： 在终端中直接使用 setsid command 运行进程时，终端前台并不会被影响，command 会在后台默默运行。而在 shell 脚本中，咱们会发现运行 setsid 的进程会一直阻塞住，直到 command 进程执行结束。

这是由于，setsid 在其是进程组长时会 fork() 一个进程，但它不会 wait() 它的子进程，而是马上退出，因此在终端内直接使用 setsid 时，setsid 做为进程组长不会占用终端界面。

而在 shell 脚本内，setsid 不是进程组长，它不会 fork() 子进程，而是由 bash 来fork() 一个子进程，而 bash 会 wait() 子进程，因此表现得像 setsid 在 wait() 子进程同样。

要解决这个问题，有两个办法：

• 使用上面介绍的 &符号，使 setsid 强行到后台执行。
• 使用 . 或 source 命令由终端执行 setsid；

其余

除了上面介绍的命令，还有 screen 和 tmux 等会话工具，他们都有本身的一套规范，也比较复杂，掌握本文的命令已经足够你驰骋 linux 进程控制了。固然有想了解新知识的能够查询学习一下，应该会比基础命令好用。

做业命令

使用上面的后台执行命令时可能还会遇到一些小情况：

• 被咱们放在后台的进程执行时间过长，而咱们又忘记使用 nohup 命令，那么终端一旦断开，进程又须要被从新执行。
• 咱们直接开启了某个进程，又想在不中断进程的状况下让它让出前台终端；

这些都要牵涉到今天的第二个模块--做业；

咱们在终端里运行的命令均可以理解为一个做业，有的占用前台终端，有的在后台默默执行，下面的命令就是为了调度这些做业。

jobs

jobs 是做业的基础命令，用它能够查看正在运行的做业的信息，其输出以下：

jobs
[1]-  Running                 php test.php &
[2]+  Stopped                 php test.php

前面[ ]内的数字是做业 ID，也是后面咱们要操做做业的标识，而后是做业状态和命令。

ctrl+z

ctrl+z 严格来讲并是做业命令，它只是向当前进程发送一个 SIGSTOP 信号，促使进程进入暂停(stopped)状态，此状态下，进程状态会被系统保存，此进程会被放置到做业队列中去，而让出进程终端。

使用它，咱们能够暂停正在占用终端的进程而不中止它，从而让咱们使用终端命令来操做此进程。

bg

bg是 backgroud 的缩写，顾名思义，bg %id 把做业放到后台进程中执行。

结合 ctrl+z 和 bg 命令，咱们能够解决上面提出的第一个问题，不中止地将正在占用终端的进程放到后台执行。

fg

fg 与 bg 相对，使用它能够把做业放到前台来执行。

disown

disown 用来将做业从做业列表中移除，即便它 不属于 会话，这样终端关闭后再也不向此做业发送 SIGHUP 信号，以阻止终端对进程的影响。

使用 disown 咱们能够解决上面提出的第二个问题，不从新执行将一个没使用 nohup 命令的进程不受终端关闭影响。

守护进程

以上介绍的都是一些临时进程的处理，后台运行的进程的最终方法是将进程变成守护进程。

守护进程

守护进程(daemon)是生存期较长的一种进程，通常在系统启动时启动，系统关闭时中止，没有控制终端，也不会输出。如咱们的服务器、fpm 等进程就是以守护进程的形式存在的。

建立过程

要建立一个守护进程，步骤为：

必选项

1. fork 子进程，退出父进程，子进程做为孤儿进程被 init 进程收养；
2. 使用 setsid, 打开新会话，进程成为会话组长，正式脱离终端控制；

3. 设置信号处理（特别是子进程退出处理）；

   可选项：

4. 使用 chdir 改变进程工做目录，通常到根目录下，防止占用可卸载文件系统；

5. 用 umask 重设文件权限掩码，再也不继承父进程的文件权限设置；

6. 关闭父进程打开的文件描述符；

代码

如下是 php 建立守护进程的伪代码，另外个人另外一篇博客 初探PHP多进程 也稍微介绍了一些相关内容：

$pid = pcntl_fork();
if ($pid > 0) {
    exit; // 父进程直接退出
} elseif ($pid < 0) {
    throw_error(); // 进程建立失败
}

posix_setsid(); // setsid成为会话领导进程
chdir($dir); // 切换目录
umask(0); // 重置文件权限mask
close_fd(); // 关闭父进程的文件描述符
pcntl_signal($signal, $func); // 注册信号处理函数

while (true) {
    do_job(); // 处理进程任务
    pcntl_signal_dispatch(); // 分发信号处理
}

总结

linux 是开发者的基础技能，而进程的调度更是咱们经常使用的功能，但愿读完本文的同窗们能有所收获。

又有大半个月没发博客了，最近鼓捣着重构代码，常常会在一个点上纠结半天，不知不觉就加了个班。并且这个是个无法精确度量工做量和目标的活儿，优化没有尽头嘛。不过因为要更多地考虑一下代码的抽象、效率和扩展，对本身也是个挑战，算是乐在其中吧~

最近可能会考虑写一个守护进程和 cron 进程调度器，嗯，但愿给我算到工做量里，哈哈~想写的太多了，只怨本身还不够强大。。。

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参考：

setsid为何会在脚本中阻塞-StackoOerflow

Linux 进程、进程组、会话周期、控制终端