CN1996257A - 对进程进行监控的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对进程进行监控的方法和系统，该方法主要包括：在子进程退出时，系统向所述子进程的父进程发送指定信号，所述指定信号包括进程标识，一个进程标识对应一个子进程；所述父进程根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程。该系统主要包括；子进程处理单元和父进程处理单元。利用本发明所述方法和系统，从而可以对进程的异常退出等进行实时监控，并且可以监控到各种形式的子进程退出情况及其相应的异常退出原因。

Description

对进程进行监控的方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机应用领域，尤其涉及一种对进程进行监控的方法和系统。

背景技术

在各种计算机或通信产品和系统的开发和运行过程中，经常会碰到进程的异常退出，或者进程陷入死循环的情况，如果产品或系统中没有相应的异常检测机制和方法，将无法判断出什么进程异常退出、什么进程陷入了死循环，也就无法采取相应的措施来进行相应的异常和恢复处理，因此，就无法保证产品和系统的高可靠性和自恢复性。

在目前的计算机操作系统中，一般都是通过进程间共享资源(例如信号量公共模块、共享内存等)的方式来实现对进程进行监控，以及被监控进程间的通信。例如当某个被监控进程异常退出后，将向共享资源区记录其异常退出相关信息，该异常退出相关信息在一段时间内不会被清除。当监控进程访问了上述异常退出相关信息后，将获得上述被监控进程的异常退出信息甚至异常退出原因。

但是，上述对进程进行监控的方法在具体使用时有一定的局限性，该局限性主要表现在下述两个方面：

1、将具体的检测方法和通信方式绑定使用；

2、如果某进程由于地址访问非法(非法地址访问)，来不及向共享资源区记录异常原因而进程被迫异常退出，从而使得监控进程无法诊断其异常退出的具体原因。

现有技术中一种进程自动恢复方法的具体处理过程为：

首先将一个需要进行监控的进程作为父进程，由父进程调用fork函数产生多个子进程，该子进程具备与父进程相同的资源和属性，该父进程作为监控进程，该多个子进程作为工作组进程。

上述父进程对上述工作组进程进行监控。父进程和工作组进程通过互访信号量公共模块进行通信，通过信号量的变化，父进程可以监控工作组进程中的每个子进程是否异常。

当父进程监控到工作组进程中的某个子进程异常退出时，则父进程进行报警。然后，父进程通过fork函数获取该异常退出的子进程的标识符，并调用函数关闭该子进程，同时关闭工作组进程中的其它子进程。

上述父进程重新创建多个子进程并作为新的工作组进程，监控进程对新的工作组进程进行实时监控。

上述现有技术中进程自动恢复方法的缺点为：

1、需要通过专门的互斥机制来实现信号量公共模块的互斥读写；

2、父进程只能检测子进程的一部分异常退出原因，并不能诊断所有异常退出原因(地址访问非法等)，从而将导致后续的分析定位工作很难开展。

现有技术中另一种进程自动恢复方法的具体处理过程为：

首先设置并启动监控进程，该监控进程等待普通进程向其注册。

启动各普通进程并向上述监控进程进行注册，注册成功后，监控进程为各普通进程分别分配一个单件模式的共享内存对象，各普通进程用分配的共享内存对象初始化其共享内存。

各普通进程在共享内存中记录其运行信息，监控进程利用监控进程与普通进程定时握手的机制，获取各普通进程的运行信息，根据该运行信息实时判断是否有普通进程异常退出。

当监控进程判断有个普通进程异常退出后，读出该异常退出的普通进程对应的共享内存对象信息，将读出的共享内存对象信息存储到一个信息文件中，关闭该异常退出的普通进程对应的共享内存对象。

然后，监控进程向客户报告异常退出的普通进程信息，并将上述存储的信息文件报告给客户。

上述现有技术中进程自动恢复方法的缺点为：

1、需要通过专门的互斥机制(加锁)等来实现共享内存的互斥读写；

2、将进程的异常退出检测方法与具体握手的通信平台以及共享内存绑定使用，导致该方法使用起来不灵活；

3、该方法很难监控到进程由于访问非法地址而出现的异常退出，因为当普通进程试图修改写保护的地址空间内容出现异常时，该普通进程将来不及向共享内存区写相应异常信息就立即异常退出，由于共享内存区没有该异常退出的普通进程的相关信息，因而监控进程就不会确切知道普通进程的异常退出原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种对进程进行监控的方法和系统，从而可以对子进程的异常退出等进行实时监控。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种对进程进行监控的方法，包括步骤：

在子进程退出时，系统向所述子进程的父进程发送指定信号，所述指定信号包括进程标识，一个进程标识对应一个子进程；

所述父进程根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程。

一种对进程进行监控的系统，包括：

子进程处理单元：用于在子进程退出时，通过系统内核向所述子进程的父进程发送指定信号，所述指定信号包括进程标识，一个进程标识对应一个子进程；

父进程处理单元：用于根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过在在子进程退出时，系统内核向所述子进程的父进程发送指定信号，父进程根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程，从而实现父进程对子进程的异常退出等进行实时监控与检测，并且可以监控到各种形式的子进程退出情况及其相应的异常退出原因。和现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明所述方法基于信号机制，由于信号在操作系统中属于一种软中断机制，响应及时，因此，本发明可以对进程的异常退出等进行真正意义上的实时监控，并且可以及时进行相应的异常处理，最大程度地避免了因为异常处理的不及时而导致的异常蔓延，甚至系统的崩溃。2、本发明所述方法使用灵活，不需要进行进程间资源的互斥控制。而进程间资源的互斥控制一旦操作不适，将导致灾难性后果。

3、本发明所述方法监控的异常范围更广，父进程可以监控到各种形式的子进程退出情况及其相应的异常退出原因，无论是访问资源的不当导致的异常退出，或者是进程陷入死循环的异常退出、或者是子进程调用exit主动退出、或者完成所有功能而正常退出。

4、本发明所述方法从用户的角度将异常情况记录到日志中，可理解性强，方便对进程进行定位分析。

5、本发明所述方法将进程心跳监控和检测机制与需要的通信平台分开，而没有绑定使用，因而通信平台可以是根据需要灵活地基于共享内存、消息队列、或者管道、甚至SOCKET等机制。

附图说明

图1为本发明所述方法的实施例1的处理流程图；

图2为本发明所述方法的实施例2的处理流程图；

图3为本发明所述对进程进行监控的系统的实施例的结构图。

具体实施方式

本发明提供了一种对进程进行监控的方法和系统。本发明实施例在子进程退出时，系统内核向所述子进程的父进程发送携带进程标识等信息的指定信号，父进程根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程以及退出原因，从而实现了父进程对子进程的异常退出等进行实时监控与检测，并进行相应的异常处理。

本发明所述方法需要产品或系统上计算机的操作系统支持下述机制：在子进程退出时，向父进程主动发送指定信号，通知父进程目前有子进程退出。目前LINUX操作系统支持该机制。

本发明所述方法的实施例1的处理流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤1-1：在父进程上首先设置处理指定信号的信号处理函数。该指定信号为子进程退出时，通过系统内核向父进程发送的指定信号。

步骤1-2：父进程按功能逻辑关系创建一组子进程，并且在创建子进程完成后，父进程需要记录各子进程的系统标识。同时，父进程将各子进程的系统标识信息和其它相关信息进行存储，在实际应用中，可以将各子进程的系统标识信息和其它相关信息(如进程名称等)存储在数据库中。

步骤1-3：各子进程被成功创建后，按照自己的例程运行。一旦子进程由于某种原因退出(无论是正常或异常退出)，系统内核自动向父进程发送携带退出子进程的系统标识信息和相关退出原因信息的上述指定信号，所述系统标识信息。

步骤1-4：父进程接收到该指定信号后，调用上述设置的信号处理函数来处理接收到的指定信号，通过该信号处理函数获取接收到的指定信号中携带的退出子进程的系统标识及其相关退出原因。同时，父进程根据退出子进程的系统标识查询上述数据库，识别出该退出子进程，获得该退出子进程的其它相关信息。

步骤1-5：父进程根据获得的退出子进程的相关退出原因和其它相关信息，以及退出子进程对整个系统(或父进程、或其它子进程)的重要性进行相应的异常处理。

在整个上述处理过程中，父进程需要进行相应的日志记录处理，便于后续的异常定位分析。

以LINUX操作系统为例，上述本发明所述方法的处理过程如下：

在父进程中安装基于SIGCHLD的信号处理函数。因为在LINUX操作系统中，在子进程退出时，无论子进程是由于什么原因异常退出、或者子进程调用exit库函数主动退出、或者子进程完成所有功能后正常退出后，都会使内核向父进程发送SIGCHLD信号。因此，父进程必须首先建立SIGCHLD信号的信号处理函数，以时刻监控子进程的异常退出情况。

父进程然后按功能逻辑关系创建一组子进程。父进程在创建各个子进程时，必须把SIGCHLD信号类型信息传递给内核，以便子进程在退出时，内核会发送SIGCHLD信号给父进程，通过该SIGCHLD信号通知父进程当前有子进程退出。此外，在LINUX操作系统中，父进程在创建子进程时，需要获取的进程标识就是该子进程的系统pid号。然后父进程将这些子进程的pid号和相关子进程信息(如进程名称)组织成子进程管理数据库表并进行存储，以供后续的查询使用。

在某个子进程无论由于什么原因退出后，内核都会向父进程发送SIGCHLD信号以通知有子进程退出。

父进程接收到内核发送的SIGCHLD信号后，调用预先设置的SIGCHLD的信号处理函数，并在该信号处理函数中，通过wait或者waitpid系统调用获取退出的子进程的系统pid号和退出状态码，跟据退出状态码来获得子进程退出的具体原因，并且父进程根据退出子进程的pid号从子进程管理数据库表中识别出退出的子进程。同时，父进程必须将捕获到的子进程的异常信息记录成日志，便于后续的异常定位分析。

父进程可以根据各个子进程对整个系统或者对父进程或者对其他子进程的重要性和稳定性因素(父进程预先设定)，将子进程分成两类：对整个系统或父进程有比较大的影响的基本子进程和普通子进程。

父进程通过上述过程检测到子进程异常退出后，如果检测到对整个系统有比较大的影响的基本子进程异常退出后，则父进程必须决定重启整个系统；如果检测到对父进程有比较大的影响的基本子进程异常退出后，则父进程重新创建所有子进程；如果检测到普通子进程异常退出后，则父进程仅仅只需重新创建该子进程即可。同时，父进程在重新创建子进程后，需要实时更新上述子进程管理数据库表。

上述本发明所述方法的实现非常灵活，不存在资源的互斥访问保护问题，可以实现实时检测到子进程的异常退出，以及即使由于地址非法访问导致进程异常退出，父进程也会检测到具体的异常原因。同时在检测到子进程异常退出后，可以将子进程异常信息进行记录，便于用户的理解和以后的异常定位分析。

为进一步检测出子进程陷入死循环的进程异常情况，本发明实施例还提出另一种基于消息机制的进程心跳监控与检测以及相应的异常处理方法。该改进方法实现的前提是用户必须首先实现进程间的消息通信机制，该消息通信机制可以为共享内存、消息队列、SOCKET、管道等，另外在系统中还必须设置一个监控任务，该监控任务可以是能独立调度的进程或者线程，然后通过上述消息通信机制和监控任务来进行进程的心跳报告和检测处理。

改进后的本发明所述方法的实施例2的具体处理流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤21：启动监控任务，在监控任务初始化时，创建和启动进程心跳检测定时器。该进程心跳检测定时器为一个循环定时器，按照设定的时长定时触发。该监控任务可以是能独立调度的进程或者线程，比如，可以是父进程创建的一个子进程。

步骤22：各进程在初始化时，或者在需要被监控时，向监控任务发送携带进程标识和最大允许心跳时长信息的心跳监控注册消息，通知监控任务对该进程进行心跳监控，同时创建和启动心跳报告定时器，该心跳报告定时器为一个循环定时器，按照设定的时长定时触发。

步骤23：监控任务接收到某个进程发送的心跳监控注册消息后，获取该心跳监控注册消息中的进程标识和最大允许心跳时长信息，并保存到监控任务的监控状态表中，并针对该进程设置并保存一个初始的监控时长计数，该初始的监控时长计数一般设为最大允许心跳时长。监控任务同时在监控状态表中添加一条记录，该记录包括：进程标识、最大允许心跳时长、当前监控时长。

各个进程在注册受监控意愿时，根据各个进程的实际处理能力情况注册不同的最大允许心跳时长。例如，某个进程在处理具体功能时需要的时间比较长，则可以注册比较大的最大允许心跳时长，反之亦可。此外，一般监控任务的进程心跳检测定时器的时长小于被监控进程的心跳报告定时器时长。

步骤24：当某个进程的心跳报告定时器的定时时间到达后，将触发该心跳报告定时器，并向监控任务上报一次心跳，即向监控任务发送一个心跳上报消息。

步骤25：监控任务接收到上述进程上报的心跳消息后，则将当前针对该进程的监控时长计数恢复为其初始值(一般为心跳最大允许时长)。

步骤26：当监控任务的进程心跳检测定时器的定时时间到达时，将触发该进程心跳检测定时器。此时，如果监控任务还没有收到某个被监控进程的心跳消息，则监控任务对保存的该被监控进程的监控时长计数进行减1操作。当某个被监控进程的监控时长计数为0或者小于0时，则表明该被监控进程处于异常情况(已经异常退出或者陷入死循环)，则进行相应的下述异常处理。

监控任务可以通过两种方式进行异常处理：第一种是将该进程的异常情况和相关信息上报给专门的处理异常的进程，具体的后续异常处理(比如删除该进程、重新创建该进程等)由该进程负责；另一种方式则是直接由监控任务进行删除出现异常情况的进程，同时将该异常处理记录成日志，便于后续定位分析。

步骤27：受心跳监控的进程可以通过向监控任务发送心跳注销消息来注销受监控状态，并同时关闭其心跳上报定时器，监控任务接收到该心跳注销消息后，取消对该进程的心跳监控。

在实际应用中，还可以将上述本发明所述方法及其改进方法融合使用，成为一种监控范围更广、异常检测更加准确的实时监控和检测方案。针对该方案的本发明所述方法的实施例3的具体处理过程如下：

1、首先在父进程上设置处理子进程退出相关的指定信号的信号处理函数，并且按照功能逻辑关系创建一组子进程。同时父进程在成功创建子进程后需要记录各子进程的系统标识，并且将各子进程的系统标识信息和其它相关信息(如进程名称等)存储在数据库中。然后，父进程将其创建的某个子进程设置为监控任务，父进程也可以将其它进程或线程设置为监控任务。

2、启动上述监控任务，在监控任务初始化时，创建和启动进程心跳检测定时器；各子进程在初始化时，根据需要向监控任务注册受心跳监控的意愿，同时创建和启动心跳报告定时器。监控任务对各个被监控进程进行上述心跳监控。

3、当父进程接收到内核发出的子进程异常退出的指定信号后，根据该指定信号识别出退出的子进程，先将该子进程的相关信息(如该子进程的系统标识、进程名等)通过消息方式通知给监控任务，然后再进行相应的异常处理。监控任务接收该通知后，立即取消对该子进程的心跳监控。

4、当监控任务检测某受监控进程出现异常(陷入死循环或者异常退出)，则将相关信息(该受监控进程的系统标识、进程名)通知给受监控进程的父进程，由其父进程进行相应的异常处理，即根据受监控进程对系统、或对其父进程、或对其他子进程的重要性和稳定性影响进行相应的处理。

本发明所述对进程进行监控的系统的实施例的结构如图3所示，包括如下模块：

子进程处理单元：用于在子进程退出时，通过系统内核向所述子进程的父进程发送指定信号。

父进程处理单元：用于根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程。

上述父进程处理单元具体包括：

子进程创建模块：用于按功能逻辑关系创建子进程，并且设置创建的各个子进程的进程标识；

进程信息维护模块：用于将子进程创建模块创建的各个子进程的进程标识和进程名称信息进行存储；

退出子进程识别模块：用于调用信号处理函数对接收到的所述指定信号进行处理，获取所述退出的子进程的进程标识信息，识别出所述退出的子进程。

上述退出子进程识别模块包括：

进程退出信息记录模块：用于通过调用所述信号处理函数对接收到的所述指定信号进行处理，获取所述退出的子进程的进程标识和退出原因信息，将该进程标识和退出原因信息进行记录；

异常处理模块：用于获得所述子进程异常退出后，根据该子进程和整个系统、父进程或者其它子进程的关系，进行相应的异常处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1、一种对进程进行监控的方法，其特征在于，包括步骤：

A、在子进程退出时，系统向所述子进程的父进程发送指定信号，所述指定信号包括进程标识，一个进程标识对应一个子进程；

B、所述父进程根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤A具体包括：

A1、所述父进程按功能逻辑关系创建子进程，并且设置创建的各个子进程的进程标识；将各个子进程的进程标识和进程名称信息进行存储；

A2、当子进程退出时，系统内核向所述父进程发送携带所述退出的子进程的进程标识的指定信号。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述指定信号还携带所述退出的子进程的退出原因信息。

4、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤A还包括：

A3、在系统中设置监控任务，并在所述监控任务中启动进程心跳检测定时器；

A4、所述子进程向所述监控任务发送携带进程标识和最大允许心跳时长信息的心跳监控注册消息，并且启动心跳报告定时器；当所述心跳报告定时器的定时时间到达后，所述子进程向所述监控任务发送心跳消息；

A5、所述监控任务根据接收到的心跳监控注册消息中携带的最大允许心跳时长信息设置初始的监控时长计数；所述监控任务保存所述心跳监控注册消息中的进程标识、最大允许心跳时长信息和所述初始的监控时长计数，对所述子进程进行监控。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤A5中对所述子进程进行监控具体包括：

当所述监控任务中的进程心跳检测定时器的定时时间到达后，并且所述监控任务还没有收到被监控子进程发送的心跳消息，则所述监控任务对所述被监控子进程相应的监控时长计数进行减1操作；当所述被监控子进程的监控时长计数为0或者小于0时，则所述监控任务将所述监控子进程的进程标识信息发送给所述监控子进程的父进程。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤A5中对所述子进程进行监控还包括：

当所述监控任务接收到所述被监控子进程发送的心跳消息后，将当前针对所述子进程的监控时长计数恢复为其初始值。

7、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

所述父进程根据接收到的所述指定信号获取所述退出的子进程的进程标识信息，根据该进程标识信息识别出所述退出的子进程。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的所述父进程根据接收到的所述指定信号获取所述退出的子进程的进程标识信息具体包括：

所述父进程上设置有处理所述指定信号的信号处理函数，所述父进程调用所述信号处理函数对接收到的所述指定信号进行处理，获取所述退出的子进程的进程标识信息。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：

所述父进程根据接收到的所述指定信号获取所述退出的子进程的进程标识和退出原因信息，将该进程标识和退出原因信息进行记录。

10、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

所述父进程调用所述信号处理函数对接收到的所述指定信号进行处理，获取所述退出的子进程的进程标识信息，将所述进程标识信息发送给所述监控任务，所述监控任务停止对所述进程标识相应的被监控进程的监控。

11、一种对进程进行监控的系统，其特征在于，包括：

子进程处理单元：用于在子进程退出时，通过系统内核向所述子进程的父进程发送指定信号，所述指定信号包括进程标识，一个进程标识对应一个子进程；

父进程处理单元：用于根据接收到的所述指定信号识别出所述退出的子进程。

12、根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述父进程处理单元具体包括：

子进程创建模块：用于按功能逻辑关系创建子进程，并且设置创建的各个子进程的进程标识；

进程信息维护模块：用于将子进程创建模块创建的各个子进程的进程标识和进程名称信息进行存储；

退出子进程识别模块：用于调用信号处理函数对接收到的所述指定信号进行处理，获取所述退出的子进程的进程标识信息，识别出所述退出的子进程。

13、根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述退出子进程识别模块具体包括：

进程退出信息记录模块：用于通过调用所述信号处理函数对接收到的所述指定信号进行处理，获取所述退出的子进程的进程标识和退出原因信息，将该进程标识和退出原因信息进行记录；

异常处理模块：用于获得所述子进程异常退出后，根据该子进程和整个系统、父进程或者其它子进程的关系，进行相应的异常处理。

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