Php daemon

De The Linux Craftsman
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Introduction

Définition

Un daemon [...], parfois traduit par démon, désigne un type de programme informatique, un processus ou un ensemble de processus qui s'exécute en arrière-plan plutôt que sous le contrôle direct d'un utilisateur. Wikipedia

Principe

Pour qu'un processus soit considéré comme un démon, il faut :

  • qu'il puisse répondre au signaux du système ;
  • qu'il continue son exécution avec ou sans contrôle utilisateur.

Mise en place

Réception des signaux système

Nous allons créer une classe serveur qui va répondre aux interruptions envoyées par le système. Celles qui vont nous intéresser sont :

  • SIGINT : signal d’interruption déclenché par ctrl+c;
  • SIGTERM : signal de terminaison déclenché par la commande kill;
  • SIGCHLD : signal utilisé pour gérer les processus fils (fork)
  • SIGHUP : signal utilisé pour redémarrer un processus;

Nous allons créer une classe abstraite Daemon qui va nous servir de base pour répondre aux signaux : 

<?php
abstract class Daemon {
	protected $name;
	private $isRunning = true;
	private $signals = array (
			SIGTERM,
			SIGINT,
			SIGCHLD,
			SIGHUP 
	);
	/**
	 * Class used to handle POSIX signals and fork from the current process
	 *
	 * @param string $name
	 *        	<p>The name of the class</p>
	 * @param array $signals
	 *        	<p>An array containing additional POSIX signals to handle [optionel] </p>
	 */
	protected function __construct($name, array $signals = array()) {
		$this->name = $name;
		if (! empty ( $signals )) {
			$this->signals = array_merge ( $this->signals, $signals );
		}
		// Permet au script PHP de s'éxécuter indéfiniment
		set_time_limit ( 0 );
		$this->registerSignals ();
	}
	/**
	 * Used to register POSIX signals
	 */
	private function registerSignals() {
		declare ( ticks = 1 )
			;
		foreach ( $this->signals as $signal ) {
			@pcntl_signal ( $signal, array (
					'Daemon',
					'handleSignal' 
			) );
		}
	}
	/**
	 * Used to handle properly SIGINT, SIGTERM, SIGCHLD and SIGHUP
	 *
	 * @param string $signal        	
	 */
	protected function handleSignal($signal) {
		if ($signal == SIGTERM || $signal == SIGINT) {
			// Gestion de l'extinction
			$this->isRunning = false;
		} else if ($signal == SIGHUP) {
			// Gestion du redémarrage
			$this->onStop ();
			$this->onStart ();
		} else if ($signal == SIGCHLD) {
			// Gestion des processus fils
			pcntl_waitpid ( - 1, $status, WNOHANG );
		} else {
			// Gestion des autres signaux
			$this->handleOtherSignals ( $signal );
		}
	}
	/**
	 * Launch the infinite loop executing the ''run'' abstract method
	 */
	protected function start() {
		$this->onStart ();
		while ( $this->isRunning ) {
			$this->run ();
		}
		$this->onStop ();
	}
	/**
	 * Override to implement the code run infinetly
	 */
	protected abstract function run();
	/**
	 * Override to execute code before the ''run'' method on daemon start
	 */
	protected abstract function onStart();
	/**
	 * Override to execute code after the ''run'' method on daemon shutdown
	 */
	protected abstract function onStop();
	/**
	 * Override to handle additional POSIX signals
	 *
	 * @param int $signal
	 *        	<p>Signal sent by interrupt</p>
	 */
	protected abstract function handleOtherSignals($signal);
}

?>

La classe Daemon ne peut pas être instanciée car elle est abstraite ce qui permet de définir les méthodes abstraites onStart, onStop, run et handleOtherSignals. Le code de ces méthodes est spécifique à chaque démon et c'est pour cela que l'utilisateur qui va étendre la classe Daemon devra les surcharger.

Cela nous permet dans la classe Daemon de seulement coder le comportement du démon et non ce qu'il fait.

Utilisation

Voici une classe Server qui implémente la classe Daemon : 

<?php
class Server extends Daemon {
	public function __construct() {
		// Ici on souhaite gérer les signaux SIGUSR1 et SIGUSR2 en plus
		parent::__construct ( "Server", array (
				SIGUSR1,
				SIGUSR2 
		) );
		// Démarrage du démon
		parent::start ();
	}
	public function run() {
		// Le code qui s'exécute infiniment
		echo "On tourne !\n";
		sleep ( 5 );
	}
	public function onStart() {
		echo "Démarrage du processus avec le pid " . getmypid () . "\n";
	}
	public function onStop() {
		echo "Arrêt du processus avec le pid " . getmypid () . "\n";
	}
	public function handleOtherSignals($signal) {
		echo "Signal non géré par la classe Daemon : " . $signal . "\n";
	}
}
?>

Et enfin, un fichier qui nous permet d'instancier et de démarrer la classe Server : 

<?php
include_once 'class/Daemon.class.php';
include_once 'class/Server.class.php';

new Server();

Lorsque vous démarrer le script dans Eclipse ou dans un terminal vous devriez voir cela : 

Démarrage du processus avec le pid 82108
On tourne !
On tourne !
On tourne !

Et lorsque on exécute la commande suivante dans un autre terminal : 

# kill 82108

Le message suivant apparaît : 

Arrêt du processus avec le pid 82108

Détachement du processus courant

Lorsque l'on exécute le script start.php, celui-ci ne rend pas la mains, ce qui pose problème si on veut un vrai démon. Nous allons donc utiliser la fonction pcntl_fork.

La modification se fait dans la fonction start() : 

protected function start() {
	$pid = pcntl_fork ();
	if ($pid == - 1) {
		// Erreur
		return false;
	} else if ($pid) {
		// Processus courant (père)
	} else {
		// Processus fils (démon)
		// On fait du processus fils un chef de session
		if (posix_setsid () == - 1) {
			// Détachement échoué
			exit ( 1 );
		}
		$this->onStart ();
		while ( $this->isRunning ) {
			$this->run ();
		}
		$this->onStop ();
	}
}

Si la fonction renvoie false, les forks ne sont pas supportés (eg. sur Windows), sinon, dans le processus père la variable $pid correspond au numéro de PID du processus fils et dans le fils elle aura la valeur 0.

On remarque également l'utilisation de la fonction posix_setsid() qui va permettre au processus fils de devenir chef de session (fils du processus init). 

# ps -ef | grep start.php | grep -v grep
root      3587      1  0 12:04 ?        00:00:00 php -f start.php

Journalisation de l'activité

On vient de faire un démon qui va donc tourner de manière autonome mais le seul problème qui persiste est : comment savoir ce qu'il se passe ??

Le démon se détache de la console, on peut fermer le terminal et de facto le processus devient headless...

La solution est de faire écrire le démon dans un fichier texte pour pouvoir suivre son activité indépendamment du terminal dans lequel on se trouve.

Les niveaux de journalisation

On attache très souvent à l'événement journalisé ce qu'on appel un niveau qui va permettre de déterminer sa criticité. De manière générale, les niveaux suivants sont les plus utilisés :

  • DEBUG : informations détaillées sur le fonctionnement de l'application ;
  • INFO : informations globales sur le fonctionnement de l'application ;
  • WARN : situation potentiellement dangereuse ;
  • ERROR : erreurs qui peuvent permettre à l'application de continuer de fonctionner;
  • FATAL : erreurs irrécupérables, l'application s'arrête ;
  • OFF : journalisation désactivé.

Les niveaux sont inclusifs de haut en bas, c'est à dire que le niveau DEBUG inclut tous les autres niveaux et que le niveau FATAL exclut tous les autres niveaux.

Classe Logger

L'une des problématique majeure de la journalisation est l'accès coururent. En effet, il se pourrait, que plusieurs processus veuillent journaliser en même temps dans le même fichier. Pour éviter cela, rien de plus simple, il suffit d'utiliser le patron de conception singleton qui va nous permettre de garantir qu'une seule instance de la classe Logger sera créée. 

<?php

class Logger {

	const LOG_LEVEL_OFF = 5;
	const LOG_LEVEL_FATAL = 4;
	const LOG_LEVEL_ERROR = 3;
	const LOG_LEVEL_WARNING = 2;
	const LOG_LEVEL_INFO = 1;
	const LOG_LEVEL_DEBUG = 0;
	
	// Fichier de journalisation par défaut
	private $logFile = "php.log";
	// Niveau de journalisation par défaut
	private $logLevel = self::LOG_LEVEL_DEBUG;
	// Instance de Logger
	private static $instance;
	/**
	 * Permet de récupérer l'instance de la classe Logger
	 * @return Logger
	 */
	private static function getInstance(){
		if(self::$instance == NULL){
			self::$instance = new Logger();
		}
		return self::$instance;
	}
	/**
	 * Permet de changer le fichier de journalisation
	 * @param string $filename
	 */
	public static function setLogFile($filename){
		self::getInstance()->logFile = $filename;
	}
	/**
	 * Permet de changer le niveau de journalisation
	 * @param int $logLevel
	 */
	public static function setLogLevel($logLevel){
		self::getInstance()->logLevel = $logLevel;
	}
	/**
	 * Journalise un événement dans le fichier en fonction du son importance
	 * @param string $message
	 * Le message à journaliser
	 * @param int $level
	 * DEBUG par défaut
	 * @return boolean
	 * TRUE si l'événement est journalisé, sinon FALSE
	 */
	public static function log($message, $level=self::LOG_LEVEL_DEBUG){
		// On vérifie si l'événement doit être journalisé
		if($level < self::getInstance()->logLevel || $level === self::LOG_LEVEL_OFF){
			return false;
		}
		$message = date("M j H:i:s")." : ".trim($message)."\n";
		file_put_contents(self::getInstance()->logFile, $message, FILE_APPEND);
		return true;
	}
	
}
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