如何编写python3守护进程代码

Python3守护进程代码可以通过设置守护线程属性、使用os模块的fork方法创建子进程、或者利用开源库如daemon包进行实现。守护进程的核心目的是让程序在后台运行，从而不会阻塞主程序或命令行的其他操作。在Python中实现守护进程通常涉及到重定向标准输入输出流、改变当前工作目录和创建唯一实例等步骤。

守护进程的一个典型应用场景是服务器应用程序，如定时任务和持续监听的服务。创建守护进程通常需要将程序与控制终端分离，让它在后台独立运行，而不受前台用户登录态的影响。

一、创建守护线程

在Python中创建守护线程相对简单，可以通过设置线程的daemon属性来实现。

设定守护线程属性

import threading
import time
def daemon_thread():
    while True:
        time.sleep(1)
        print("Daemon thread is running.")
创建线程实例
d_thread = threading.Thread(target=daemon_thread)
设置为守护线程
d_thread.daemon = True
启动线程
d_thread.start()
主线程在守护线程启动后等待一段时间
time.sleep(5)
print("MAIn thread is exiting.")

在以上代码中，守护线程在后台无限循环输出提示，当主线程结束后，因为守护线程的属性被设置为True，它也会相应地终止。

守护线程的优缺点

守护线程因其简单性而广泛被用于执行后台任务，但它们不能用于需要终止清理或资源释放的任务，因为程序结束时，守护线程会立即停止，可能会导致资源泄露或者数据不一致。

二、利用fork方法创建守护进程

在Unix-like系统中，通过os.fork方法创建守护进程是一种常见的方式。

使用fork分离子进程

import os
import sys
import time
第一次fork，生成子进程，脱离父进程
try:
    pid = os.fork()
    if pid > 0:
        sys.exit(0)
except OSError as e:
    sys.stderr.write("fork #1 failed: {0}\n".format(e))
    sys.exit(1)
修改子进程工作目录
os.chdir('/')
创建新的会话，脱离终端
os.setsid()
修改文件权限掩码
os.umask(0)
第二次fork，防止进程重新打开控制终端
try:
    pid = os.fork()
    if pid > 0:
        sys.exit(0)
except OSError as e:
    sys.stderr.write("fork #2 failed: {0}\n".format(e))
    sys.exit(1)
重定向标准输入输出
sys.stdout.flush()
sys.stderr.flush()
with open('/dev/null', 'r') as f:
    os.dup2(f.fileno(), sys.stdin.fileno())
with open('/dev/null', 'w') as f:
    os.dup2(f.fileno(), sys.stdout.fileno())
    os.dup2(f.fileno(), sys.stderr.fileno())
在子进程中执行守护进程逻辑
def daemon_logic():
    while True:
        # 守护进程的工作
        time.sleep(1)
启动守护进程的逻辑
daemon_logic()

上述代码展示了如何在Unix-like系统中使用os.fork来创建守护进程。首先，通过fork()创建子进程，并立即退出父进程，使子进程成为孤儿进程，这样它就不会在终端上显示。然后，通过改变工作目录、创建新的会话以及重定向输入输出，确保守护进程的稳定运行。

fork方法的优缺点

使用fork来创建守护进程非常强大，可以让进程完全在后台运行，但这种方式对于Windows系统不适用，因为Windows没有fork调用。

三、使用daemon库实现守护进程

daemon库是一个Python第三方库，可以更加方便地创建守护进程。

使用daemon库控制守护进程

import daemon
from daemon import pidfile
import time
def daemon_job():
    while True:
        time.sleep(1)
        print("Daemon job is working.")
daemon上下文管理器
with daemon.DaemonContext(
    working_directory='/',
    umask=0o002,
    pidfile=pidfile.TimeoutPIDLockFile('/var/run/mydaemon.pid')
) as context:
    daemon_job()

在该段代码中，DaemonContext管理器被用来设置守护进程运行的工作目录、文件权限掩码和PID文件。daemon_job函数包含了守护进程的主要工作代码，而DaemonContext管理器确保了当上下文退出时，程序会正确地关闭守护进程。

daemon库的优缺点

daemon库提供了一种更加简洁和Pythonic的方式来创建和管理守护进程，但需要额外安装且可能不会提供对低级别操作系统交互的完整控制。

四、守护进程的常见问题

守护进程资源管理

守护进程虽然独立于前台进程，但也需要合理管理资源。正确地关闭文件描述符、处理信号和进行日志记录等都是必须考虑的问题。

守护进程的监控与维护

运行中的守护进程需要监控其健康状况，通过日志和监控工具来确保它的稳定和可靠性。同时，在发现问题时能够迅速响应和恢复也是非常重要的。

通过以上四个部分详细介绍了如何在Python3中编写守护进程代码，我们了解到守护进程是在后台运行的特殊类型进程，能够执行定期任务或持久服务，且不受用户登录和终端控制的影响。无论是利用内置的线程模块创建守护线程，还是通过操作系统的fork方法或是使用daemon库创建守护进程，合理地选择方法并注意资源管理和进程监控对编写稳定的守护进程代码都是至关重要的。