用PHP構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)易監(jiān)視引擎

Ralf_Jones 2008-01-09

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用PHP構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)易監(jiān)視引擎

http://tech.sina.com.cn/s/2006-10-27/08401206523.shtml

http://www.sina.com.cn 2006年10月27日 08:40 天極yesky

　　作者：朱先忠編譯

　　摘要：在本文中，讓我們共同探討基于PHP語(yǔ)言構(gòu)建一個(gè)基本的服務(wù)器端監(jiān)視引擎的諸多技巧及注意事項(xiàng)，并給出完整的源碼實(shí)現(xiàn)。

　　一. 更改工作目錄的問題

　　當(dāng)你編寫一個(gè)監(jiān)視程序時(shí)，讓它設(shè)置自己的工作目錄通常更好些。這樣以來(lái)，如果你使用一個(gè)相對(duì)路徑讀寫文件，那么，它會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)處理用戶期望存放文件的位置?？偸窍拗瞥绦蛑惺褂玫穆窂奖M管是一種良好的實(shí)踐；但是，卻失去了應(yīng)有的靈活性。因此，改變你的工作目錄的最安全的方法是，既使用chdir()也使用chroot()。

　　chroot()可用于PHP的CLI和CGI版本中，但是卻要求程序以根權(quán)限運(yùn)行。chroot()實(shí)際上把當(dāng)前進(jìn)程的路徑從根目錄改變到指定的目錄。這使得當(dāng)前進(jìn)程只能執(zhí)行存在于該目錄下的文件。經(jīng)常情況下，chroot()由服務(wù)器作為一個(gè)"安全設(shè)備"使用以確保惡意代碼不會(huì)修改一個(gè)特定的目錄之外的文件。請(qǐng)牢記，盡管chroot()能夠阻止你訪問你的新目錄之外的任何文件，但是，任何當(dāng)前打開的文件資源仍然能夠被存取。例如，下列代碼能夠打開一個(gè)日志文件，調(diào)用chroot()并切換到一個(gè)數(shù)據(jù)目錄；然后，仍然能夠成功地登錄并進(jìn)而打開文件資源：

＜?php
$logfile = fopen("/var/log/chroot.log"， "w");
chroot("/Users/george");
fputs($logfile， "Hello From Inside The Chroot\n");
＞

　　如果一個(gè)應(yīng)用程序不能使用chroot()，那么你可以調(diào)用chdir()來(lái)設(shè)置工作目錄。例如，當(dāng)代碼需要加載特定的代碼（這些代碼能夠在系統(tǒng)的任何地方被定位時(shí)），這是很有用的。注意，chdir()沒有提供安全機(jī)制來(lái)防止打開未授權(quán)的文件。

　　二. 放棄特權(quán)

　　當(dāng)編寫Unix守護(hù)程序時(shí)，一種經(jīng)典的安全預(yù)防措施是讓它們放棄所有不需要的特權(quán)；否則，擁有不需要的特權(quán)容易招致不必要的麻煩。在代碼(或PHP本身)中含有漏洞的情況下，通過確保一個(gè)守護(hù)程序以最小權(quán)限用戶身份運(yùn)行，往往能夠使損失減到最小。

　　一種實(shí)現(xiàn)此目的的方法是，以非特權(quán)用戶身份執(zhí)行該守護(hù)程序。然而，如果程序需要在一開始就打開非特權(quán)用戶無(wú)權(quán)打開的資源(例如日志文件，數(shù)據(jù)文件，套接字，等等)的話，這通常是不夠的。

　　如果你以根用戶身份運(yùn)行，那么你能夠借助于posix_setuid()和posiz_setgid()函數(shù)來(lái)放棄你的特權(quán)。下面的示例把當(dāng)前運(yùn)行程序的特權(quán)改變?yōu)橛脩鬾obody所擁有的那些權(quán)限：

$pw=posix_getpwnam(‘nobody‘);
posix_setuid($pw[‘uid‘]);
posix_setgid($pw[‘gid‘]);

　　就象chroot()一樣，任何在放棄特權(quán)之前被打開的特權(quán)資源都會(huì)保持為打開，但是不能創(chuàng)建新的資源。

　　三. 保證排它性

　　你可能經(jīng)常想實(shí)現(xiàn)：一個(gè)腳本在任何時(shí)刻僅運(yùn)行一個(gè)實(shí)例。為了保護(hù)腳本，這是特別重要的，因?yàn)樵诤笈_(tái)運(yùn)行容易導(dǎo)致偶然情況下調(diào)用多個(gè)實(shí)例。

　　保證這種排它性的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是，通過使用flock()來(lái)讓腳本鎖定一個(gè)特定的文件(經(jīng)常是一個(gè)加鎖文件，并且被排它式使用)。如果鎖定失敗，該腳本應(yīng)該輸出一個(gè)錯(cuò)誤并退出。下面是一個(gè)示例：

$fp=fopen("/tmp/.lockfile"，"a");
if(!$fp || !flock($fp， LOCK_EX | LOCK_NB)) {
　fputs(STDERR， "Failed to acquire lock\n");
　exit;
}
/*成功鎖定以安全地執(zhí)行工作*/

　　注意，有關(guān)鎖機(jī)制的討論涉及較多內(nèi)容，在此不多加解釋。

四. 構(gòu)建監(jiān)視服務(wù)

　　在這一節(jié)中，我們將使用PHP來(lái)編寫一個(gè)基本的監(jiān)視引擎。因?yàn)槟悴粫?huì)事先知道怎樣改變，所以你應(yīng)該使它的實(shí)現(xiàn)既靈活又具可能性。
該記錄程序應(yīng)該能夠支持任意的服務(wù)檢查(例如，HTTP和FTP服務(wù))并且能夠以任意方式(通過電子郵件，輸出到一個(gè)日志文件，等等)記錄事件。你當(dāng)然想讓它以一個(gè)守護(hù)程序方式運(yùn)行；所以，你應(yīng)該請(qǐng)求它輸出其完整的當(dāng)前狀態(tài)。

　　一個(gè)服務(wù)需要實(shí)現(xiàn)下列抽象類：

abstract class ServiceCheck {
　const FAILURE = 0;
　const SUCCESS = 1;
　protected $timeout = 30;
　protected $next_attempt;
　protected $current_status = ServiceCheck::SUCCESS;
　protected $previous_status = ServiceCheck::SUCCESS;
　protected $frequency = 30;
　protected $description;
　protected $consecutive_failures = 0;
　protected $status_time;
　protected $failure_time;
　protected $loggers = array();
　abstract public function __construct($params);
　public function __call($name， $args)
　{
　　if(isset($this-＞$name)) {
　　　return $this-＞$name;
　　}
　}
　public function set_next_attempt()
　{
　　$this-＞next_attempt = time() + $this-＞frequency;
　}
　public abstract function run();
　public function post_run($status)
　{
　　if($status !== $this-＞current_status) {
　　　$this-＞previous_status = $this-＞current_status;
　　}
　　if($status === self::FAILURE) {
　　　if( $this-＞current_status === self::FAILURE ) {
　　　　$this-＞consecutive_failures++;
　　　}
　　　else {
　　　　$this-＞failure_time = time();
　　　}
　　}
　　else {
　　　$this-＞consecutive_failures = 0;
　　}
　　$this-＞status_time = time();
　　$this-＞current_status = $status;
　　$this-＞log_service_event();
　}
　public function log_current_status()
　{
　　foreach($this-＞loggers as $logger) {
　　　$logger-＞log_current_status($this);
　　}
　}
　private function log_service_event()
　{
　　foreach($this-＞loggers as $logger) {
　　　$logger-＞log_service_event($this);
　　}
　}
　public function register_logger(ServiceLogger $logger)
　{
　　$this-＞loggers[] = $logger;
　}
}

　　上面的__call()重載方法提供對(duì)一個(gè)ServiceCheck對(duì)象的參數(shù)的只讀存取操作：

　　· timeout-在引擎終止檢查之前，這一檢查能夠掛起多長(zhǎng)時(shí)間。

　　· next_attempt-下次嘗試連接到服務(wù)器的時(shí)間。

　　· current_status-服務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)：SUCCESS或FAILURE。

　　· previous_status-當(dāng)前狀態(tài)之前的狀態(tài)。

　　· frequency-每隔多長(zhǎng)時(shí)間檢查一次服務(wù)。

　　· description-服務(wù)描述。

　　· consecutive_failures-自從上次成功以來(lái)，服務(wù)檢查連續(xù)失敗的次數(shù)。

　　· status_time-服務(wù)被檢查的最后時(shí)間。

　　· failure_time-如果狀態(tài)為FAILED，則它代表發(fā)生失敗的時(shí)間。

　　這個(gè)類還實(shí)現(xiàn)了觀察者模式，允許ServiceLogger類型的對(duì)象注冊(cè)自身，然后當(dāng)調(diào)用log_current_status()或log_service_event()時(shí)調(diào)用它。

　　這里實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵函數(shù)是run()，它負(fù)責(zé)定義應(yīng)該怎樣執(zhí)行檢查。如果檢查成功，它應(yīng)該返回SUCCESS；否則返回FAILURE。

　　當(dāng)定義在run()中的服務(wù)檢查返回后，post_run()方法被調(diào)用。它負(fù)責(zé)設(shè)置對(duì)象的狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)記入日志。

　　ServiceLogger接口：指定一個(gè)日志類僅需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方法：log_service_event()和log_current_status()，它們分別在當(dāng)一個(gè)run()檢查返回時(shí)和當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)普通狀態(tài)請(qǐng)求時(shí)被調(diào)用。

　　該接口如下所示：

interface ServiceLogger {
　public function log_service_event(ServiceCheck$service);
　public function log_current_status(ServiceCheck$service);
}

　　最后，你需要編寫引擎本身。該想法類似于在前一節(jié)編寫簡(jiǎn)單程序時(shí)使用的思想：服務(wù)器應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程來(lái)處理每一次檢查并使用一個(gè)SIGCHLD處理器來(lái)檢測(cè)當(dāng)檢查完成時(shí)的返回值。可以同時(shí)檢查的最大數(shù)目應(yīng)該是可配置的，從而可以防止對(duì)系統(tǒng)資源的過渡使用。所有的服務(wù)和日志都將在一個(gè)XML文件中定義。

　　下面是定義該引擎的ServiceCheckRunner類：

class ServiceCheckRunner {
　private $num_children;
　private $services = array();
　private $children = array();
　public function _ _construct($conf， $num_children)
　{
　　$loggers = array();
　　$this-＞num_children = $num_children;
　　$conf = simplexml_load_file($conf);
　　foreach($conf-＞loggers-＞logger as $logger) {
　　　$class = new Reflection_Class("$logger-＞class");
　　　if($class-＞isInstantiable()) {
　　　　$loggers["$logger-＞id"] = $class-＞newInstance();
　　　}
　　　else {
　　　　fputs(STDERR， "{$logger-＞class} cannot be instantiated.\n");
　　　　exit;
　　　}
　　}
　　foreach($conf-＞services-＞service as $service) {
　　　$class = new Reflection_Class("$service-＞class");
　　　if($class-＞isInstantiable()) {
　　　　$item = $class-＞newInstance($service-＞params);
　　　　foreach($service-＞loggers-＞logger as $logger) {
　　　　　$item-＞register_logger($loggers["$logger"]);
　　　　}
　　　　$this-＞services[] = $item;
　　　}
　　　else {
　　　　fputs(STDERR， "{$service-＞class} is not instantiable.\n");
　　　　exit;
　　　}
　　}
　}
　private function next_attempt_sort($a， $b){
　　if($a-＞next_attempt() == $b-＞next_attempt()) {
　　　return 0;
　　}
　　return ($a-＞next_attempt() ＜ $b-＞next_attempt())? -1 : 1;
　}
　private function next(){
　　usort($this-＞services，array($this，‘next_attempt_sort‘));
　　return $this-＞services[0];
　}
　public function loop(){
　　declare(ticks=1);
　　pcntl_signal(SIGCHLD， array($this， "sig_child"));
　　pcntl_signal(SIGUSR1， array($this， "sig_usr1"));
　　while(1) {
　　　$now = time();
　　　if(count($this-＞children)＜ $this-＞num_children) {
　　　　$service = $this-＞next();
　　　　if($now ＜ $service-＞next_attempt()) {
　　　　　sleep(1);
　　　　　continue;
　　　　}
　　　　$service-＞set_next_attempt();
　　　　if($pid = pcntl_fork()) {
　　　　　$this-＞children[$pid] = $service;
　　　　}
　　　　else {
　　　　　pcntl_alarm($service-＞timeout());
　　　　　exit($service-＞run());
　　　　}
　　　}
　　}
　}
　public function log_current_status(){
　　foreach($this-＞services as $service) {
　　　$service-＞log_current_status();
　　}
　}
　private function sig_child($signal){
　　$status = ServiceCheck::FAILURE;
　　pcntl_signal(SIGCHLD， array($this， "sig_child"));
　　while(($pid = pcntl_wait($status， WNOHANG)) ＞ 0){
　　　$service = $this-＞children[$pid];
　　　unset($this-＞children[$pid]);
　　　if(pcntl_wifexited($status) && pcntl_wexitstatus($status) ==ServiceCheck::SUCCESS)
　　　{
　　　　$status = ServiceCheck::SUCCESS;
　　　}
　　　$service-＞post_run($status);
　　}
　}
　private function sig_usr1($signal){
　　pcntl_signal(SIGUSR1， array($this， "sig_usr1"));
　　$this-＞log_current_status();
　}
}

　　這是一個(gè)很復(fù)雜的類。其構(gòu)造器讀取并分析一個(gè)XML文件，創(chuàng)建所有的將被監(jiān)視的服務(wù)，并創(chuàng)建記錄它們的日志程序。

　　loop()方法是該類中的主要方法。它設(shè)置請(qǐng)求的信號(hào)處理器并檢查是否能夠創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程。現(xiàn)在，如果下一個(gè)事件(以next_attempt時(shí)間CHUO排序)運(yùn)行良好，那么一個(gè)新的進(jìn)程將被創(chuàng)建。在這個(gè)新的子進(jìn)程內(nèi)，發(fā)出一個(gè)警告以防止測(cè)試持續(xù)時(shí)間超出它的時(shí)限，然后執(zhí)行由run()定義的測(cè)試。

　　還存在兩個(gè)信號(hào)處理器：SIGCHLD處理器sig_child()，負(fù)責(zé)收集已終止的子進(jìn)程并執(zhí)行它們的服務(wù)的post_run()方法；SIGUSR1處理器sig_usr1()，簡(jiǎn)單地調(diào)用所有已注冊(cè)的日志程序的log_current_status()方法，這可以用于得到整個(gè)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)。

　　當(dāng)然，這個(gè)監(jiān)視架構(gòu)并不沒有做任何實(shí)際的事情。但是首先，你需要檢查一個(gè)服務(wù)。下列這個(gè)類檢查是否你從一個(gè)HTTP服務(wù)器取回一個(gè)"200 Server OK"響應(yīng)：

class HTTP_ServiceCheck extends ServiceCheck{
　public $url;
　public function _ _construct($params){
　　foreach($params as $k =＞ $v) {
　　　$k = "$k";
　　　$this-＞$k = "$v";
　　}
　}
　public function run(){
　　if(is_resource(@fopen($this-＞url， "r"))) {
　　　return ServiceCheck::SUCCESS;
　　}
　　else {
　　　return ServiceCheck::FAILURE;
　　}
　}
}

　　與你以前構(gòu)建的框架相比，這個(gè)服務(wù)極其簡(jiǎn)單，在此恕不多描述。

五. 示例ServiceLogger進(jìn)程

　　下面是一個(gè)示例ServiceLogger進(jìn)程。當(dāng)一個(gè)服務(wù)停用時(shí)，它負(fù)責(zé)把一個(gè)電子郵件發(fā)送給一個(gè)待命人員：

class EmailMe_ServiceLogger implements ServiceLogger {
　public function log_service_event(ServiceCheck$service)
　{
　　if($service-＞current_status ==ServiceCheck::FAILURE) {
　　　$message = "Problem with{$service-＞description()}\r\n";
　　　mail(‘oncall@example.com‘， ‘Service Event‘，$message);
　　　if($service-＞consecutive_failures() ＞ 5) {
　　　　mail(‘oncall_backup@example.com‘， ‘Service Event‘， $message);
　　　}
　　}
　}
　public function log_current_status(ServiceCheck$service){
　　return;
　}
}

　　如果連續(xù)失敗五次，那么該進(jìn)程還把一個(gè)消息發(fā)送到一個(gè)備份地址。注意，它并沒有實(shí)現(xiàn)一個(gè)有意義的log_current_status()方法。

　　無(wú)論何時(shí)象如下這樣改變一個(gè)服務(wù)的狀態(tài)，你都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一個(gè)寫向PHP錯(cuò)誤日志的ServiceLogger進(jìn)程：

class ErrorLog_ServiceLogger implements ServiceLogger {
　public function log_service_event(ServiceCheck$service)
　{
　　if($service-＞current_status() !==$service-＞previous_status()) {
　　　if($service-＞current_status() ===ServiceCheck::FAILURE) {
　　　　$status = ‘DOWN‘;
　　　}
　　　else {
　　　　$status = ‘UP‘;
　　　}
　　　error_log("{$service-＞description()} changed status to $status");
　　}
　}
　public function log_current_status(ServiceCheck$service)
　{
　　error_log("{$service-＞description()}: $status");
　}
}

　　該log_current_status()方法意味著，如果進(jìn)程發(fā)送一個(gè)SIGUSR1信號(hào)，它將把其完整的當(dāng)前狀態(tài)復(fù)制到你的PHP錯(cuò)誤日志中。
　　
　　該引擎使用如下的一個(gè)配置文件：

＜config＞
?。糽oggers＞
　?。糽ogger＞
　　?。糹d＞errorlog＜/id＞
　　?。糲lass＞ErrorLog_ServiceLogger＜/class＞
　?。?logger＞
　　＜logger＞
　　?。糹d＞emailme＜/id＞
　　?。糲lass＞EmailMe_ServiceLogger＜/class＞
　　＜/logger＞
?。?loggers＞
?。約ervices＞
　　＜service＞
　　?。糲lass＞HTTP_ServiceCheck＜/class＞
　　　＜params＞
　　　?。糳escription＞OmniTI HTTP Check＜/description＞
　　　?。紆rl＞http://www.＜/url＞
　　　?。紅imeout＞30＜/timeout＞
　　　　＜frequency＞900＜/frequency＞
　　?。?params＞
　　?。糽oggers＞
　　　　＜logger＞errorlog＜/logger＞
　　　?。糽ogger＞emailme＜/logger＞
　　　＜/loggers＞
　?。?service＞
?。約ervice＞
　＜class＞HTTP_ServiceCheck＜/class＞
?。紁arams＞
　　＜description＞Home Page HTTP Check＜/description＞
　?。紆rl＞http://www./~george＜/url＞
　　＜timeout＞30＜/timeout＞
　?。糵requency＞3600＜/frequency＞
?。?params＞
?。糽oggers＞
　?。糽ogger＞errorlog＜/logger＞
　＜/loggers＞
＜/service＞
＜/services＞
＜/config＞

　　當(dāng)傳遞這個(gè)XML文件時(shí)，ServiceCheckRunner的構(gòu)造器對(duì)于每一個(gè)指定的日志實(shí)例化一個(gè)日志記錄程序。然后，它相應(yīng)于每一個(gè)指定的服務(wù)實(shí)例化一個(gè)ServiceCheck對(duì)象。

　　注意該構(gòu)造器使用Reflection_Class類來(lái)實(shí)現(xiàn)該服務(wù)和日志類的內(nèi)在檢查-在你試圖實(shí)例化它們之前。盡管這是不必要的，但是它很好地演示了PHP 5中新的反射（Reflection）API的使用。除了這些類以外，反射API還提供一些類來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PHP中幾乎任何內(nèi)部實(shí)體(類，方法或函數(shù))的內(nèi)在檢查。

　　為了使用你構(gòu)建的引擎，你仍然需要一些包裝代碼。監(jiān)視程序應(yīng)該會(huì)禁止你試圖兩次啟動(dòng)它-你不需要對(duì)每一個(gè)事件建立兩份消息。當(dāng)然，該監(jiān)視程序還應(yīng)該接收包括下列選項(xiàng)在內(nèi)的一些選項(xiàng)：

選項(xiàng)	描述
[-f]	引擎的配置文件的一個(gè)位置，默認(rèn)是monitor.xml。
[-n]	引擎允許的子進(jìn)程池的大小，默認(rèn)是5。
[-d]	一個(gè)停用該引擎的守護(hù)功能的標(biāo)志。在你編寫一個(gè)把信息輸出到stdout或stderr的調(diào)試ServiceLogger進(jìn)程時(shí)，這是很有用的。

　　下面是最終的監(jiān)視程序腳本，它分析選項(xiàng)，保證排它性并且運(yùn)行服務(wù)檢查：

require_once "Service.inc";
require_once "Console/Getopt.php";
$shortoptions = "n:f:d";
$default_opts = array(‘n‘ =＞ 5， ‘f‘ =＞‘monitor.xml‘);
$args = getOptions($default_opts， $shortoptions，null);
$fp = fopen("/tmp/.lockfile"， "a");
if(!$fp || !flock($fp， LOCK_EX | LOCK_NB)) {
　fputs($stderr， "Failed to acquire lock\n");
　exit;
}
if(!$args[‘d‘]) {
　if(pcntl_fork()) {
　　exit;
　}
　posix_setsid();
　if(pcntl_fork()) {
　　exit;
　}
}
fwrite($fp， getmypid());
fflush($fp);
$engine = new ServiceCheckRunner($args[‘f‘]，$args[‘n‘]);
$engine-＞loop();

　　注意，這個(gè)示例使用了定制的getOptions()函數(shù)。

　　在編寫一個(gè)適當(dāng)?shù)呐渲梦募?，你可以按如下方式啟?dòng)該腳本：

　?。?./monitor.php -f /etc/monitor.xml

　　這可以保護(hù)并繼續(xù)監(jiān)視直到機(jī)器被關(guān)掉或該腳本被殺死。

　　這個(gè)腳本相當(dāng)復(fù)雜，但是仍然存在一些容易改進(jìn)的地方，這些只好留給讀者作為練習(xí)之用：

　　· 添加一個(gè)重新分析配置文件的SIGHUP處理器以便你能夠在不啟動(dòng)服務(wù)器的情況下改變配置。

　　· 編寫一個(gè)能夠登錄到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的ServiceLogger以用于存儲(chǔ)查詢數(shù)據(jù)。

　　· 編寫一個(gè)Web前端程序以為整個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)提供一種良好的GUI。

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