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node中创建服务进程

背景

在node工程部署中,常常涉及到三方:本地客户端、跳板机和服务器(集群)。在通过git触发gitlab hook脚本后,需要在跳板机中执行相应的ssh命令执行shell文件启动node服务器,这需要使用一个常用的命令setsid,这样当ssh命令执行完毕shell退出后,node服务器仍正常运行,此时node服务进程就是一个最典型的daemon进程(后台服务进程)。

那么,在node项目中,如何创建一个daemon进程呢?最简单的方式,其实就是采用类似上文中介绍的方式:

require('child_process').exec('setsid node app.js >/dev/null 2>&1 &');

这样可以通过执行shell的方式实现daemon进程。不过本文的重点并不是介绍这种“命令行”的方式实现daemon进程,而且本文会详细讲述daemon进程的创建原理,且看下文。

目标

在当前业务中,之所以需要创建daemon进程就是为了保证中断创建该进程的父进程(ctrl+c)或者父进程执行完毕后并不影响daemon进程的执行。下文介绍两种实现方式,实现原理细节上有些出入。

下文中的所有讨论都是在linux环境下进行。

实现一

在linux系统中,父进程创建出子进程,此时父进程若退出,此时子进程则变为孤儿进程,其ppid变为1,即成为init进程的子进程。在node环境下,如果不针对子进程的stdio做一些特殊处理父进程其实不会真正退出,而是直到子进程执行完毕后再退出。之所以出现这种情况是由于node创建子进程时默认会通过pipe方式将子进程的输出导流到父进程的stream中(childProcess.stdout、childProcess.stderr),提供在父进程中输出子进程消息的能力。

因此,解决此种问题可给子进程的stdio重新赋值:

file: parent.js

let cp = require('child_process');
const sp = cp.spawn('node',['./c.js'],{
    stdio: [process.stdin,process.stdout,process.stderr]
});

setTimeout(()=>{console.log('parent out')},5000);

--------------
file: c.js

setTimeout(()=>{
    console.log('children exit');
},10000)

通过在parent.js中设置子进程的stdio为当前终端(其实继承了父进程的stdio),这样父进程在5s后退出,此时子进程的ppid变为1,10s后子进程退出。

上述实现只满足“父进程正常退出,子进程成为守护进程”的情况,一旦通过“ctrl+c”的方式终端父进程,子进程仍会退出,这还是与node底层实现有关。默认“ctrl+c”触发SIGINT信号,父进程接受信号后发送给子进程,如果子进程存在SIGINT侦听函数,则会执行该函数,否则执行exit系统调用子进程退出。因此,如果要让子进程在接收到SIGINT信号不退出,只需要不作处理即可:

file: c.js

process.on('SIGINT',function(){
    console.log('child sigint');
});

setTimeout(()=>{
    console.log('children exit');
},10000)

以上实现,可以满足我们最初指定的目标:“父进程退出或者中断,子进程仍正常运行”

实现二

node官方提供了创建daemon进程的相关API,如果不仔细阅读文档还真不容易发现该特性。在child_process模块中有个spawn函数,通过spawn可以执行shell命令及其相关选项,同时spawn提供了创建子进程的一些选项,其中“detached”选项则与我们的需求密切相关。

detached选项可以让node原生帮我们创建一个daemon进程,设置datached为true可以创建一个新的session和进程组,子进程的pid为新创建进程组的组pid,这与setsid起到相同的作用。此时的子进程已经和其父进程属于两个session,因此父进程的退出和中断信号不会传递给子进程,子进程不会接受到父进程的中断信号自然也不会退出。当父进程结束之后,子进程变为孤儿进程从而被init进程接收,ppid设置为1。

file: parent.js

let cp = require('child_process');
const sp = cp.spawn('node',['./c.js'],{
    detached: true,
    stdio: [process.stdin,process.stdout,process.stdout]
});

sp.unref();
setTimeout(()=>{console.log('parent out')},5000);

----------------------
file: c.js

setTimeout(()=>{
    console.log('children exit');
},100000)

此时,c.js文件并未设置SIGINT事件侦听函数,在父进程中断后仍会正常运行,正是由于其和父进程分属于两个session。

在parent.js文件中设置了sp.unref()函数,目的是“避免父进程等待子进程退出”。那么为何会出现上述情况呢?这与node的事件循环有关,让父进程的事件循环排除对ChildProcess子进程对象的引用,可以使父进程单独退出。

总结

为什么上文介绍的两个方法都可以实现daemon进程呢?这还得回到系统层面进行分析。在linux系统创建一个daemon进程需要几个步骤:

  1. 父进程创建子进程,父进程退出,让子进程成为孤儿进程,ppid=1
  2. 通过setsid命令或函数在子进程中创建新的会话和进程组
  3. 设置当前目录
  4. 设置文件权限,并关闭父进程继承打开的fd

所谓会话和进程组,则是在linux多任务多用户下的概念。不同会话的进程无法通过通信,因此父子进程相隔离。而执行setsid命令则让子进程有了新的特性:

  • 子进程脱离父进程所在的session控制,两者独立存在互不影响
  • 子进程脱离父进程所在的进程组
  • 子进程脱离原先的命令行终端,终端退出不影响子进程

下面再回顾方法一方法二的区别,发现方法一其实并不是真正的daemon进程,只是通过侦听相关中断信号并设置nop函数(不执行默认的中断行为)保证子进程继续运行而已;而方法二则是标准的deamon进程创建方式,优先使用!

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