用PHP构建一个简易监视引擎

来源： 天极开发 作者： 若水   2008-05-07/17:19

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摘要：在本文中，让我们共同探讨基于PHP语言构建一个基本的服务器端监视引擎的诸多技巧及注意事项，并给出完整的源码实现。

一. 更改工作目录的问题

当你编写一个监视程序时，让它设置自己的工作目录通常更好些。这样以来，如果你使用一个相对路径读写文件，那么，它会根据情况自动处理用户期望存放文件的位置。总是限制程序中使用的路径尽管是一种良好的实践；但是，却失去了应有的灵活性。因此，改变你的工作目录的最安全的方法是，既使用chdir()也使用chroot()。

chroot()可用于PHP的CLI和CGI版本中，但是却要求程序以根权限运行。chroot()实际上把当前进程的路径从根目录改变到指定的目录。这使得当前进程只能执行存在于该目录下的文件。经常情况下，chroot()由服务器作为一个"安全设备"使用以确保恶意代码不会修改一个特定的目录之外的文件。请牢记，尽管chroot()能够阻止你访问你的新目录之外的任何文件，但是，任何当前打开的文件资源仍然能够被存取。例如，下列代码能够打开一个日志文件，调用chroot()并切换到一个数据目录；然后，仍然能够成功地登录并进而打开文件资源：

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

如果一个应用程序不能使用chroot()，那么你可以调用chdir()来设置工作目录。例如，当代码需要加载特定的代码（这些代码能够在系统的任何地方被定位时），这是很有用的。注意，chdir()没有提供安全机制来防止打开未授权的文件。

二. 放弃特权

当编写Unix守护程序时，一种经典的安全预防措施是让它们放弃所有不需要的特权；否则，拥有不需要的特权容易招致不必要的麻烦。在代码(或PHP本身)中含有漏洞的情况下，通过确保一个守护程序以最小权限用户身份运行，往往能够使损失减到最小。

一种实现此目的的方法是，以非特权用户身份执行该守护程序。然而，如果程序需要在一开始就打开非特权用户无权打开的资源(例如日志文件，数据文件，套接字，等等)的话，这通常是不够的。

如果你以根用户身份运行，那么你能够借助于posix_setuid()和posiz_setgid()函数来放弃你的特权。下面的示例把当前运行程序的特权改变为用户nobody所拥有的那些权限：

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

就象chroot()一样，任何在放弃特权之前被打开的特权资源都会保持为打开，但是不能创建新的资源。

三. 保证排它性

你可能经常想实现：一个脚本在任何时刻仅运行一个实例。为了保护脚本，这是特别重要的，因为在后台运行容易导致偶然情况下调用多个实例。

保证这种排它性的标准技术是，通过使用flock()来让脚本锁定一个特定的文件(经常是一个加锁文件，并且被排它式使用)。如果锁定失败，该脚本应该输出一个错误并退出。下面是一个示例：

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

注意，有关锁机制的讨论涉及较多内容，在此不多加解释。

四. 构建监视服务

在这一节中，我们将使用PHP来编写一个基本的监视引擎。因为你不会事先知道怎样改变，所以你应该使它的实现既灵活又具可能性。
该记录程序应该能够支持任意的服务检查(例如，HTTP和FTP服务)并且能够以任意方式(通过电子邮件，输出到一个日志文件，等等)记录事件。你当然想让它以一个守护程序方式运行；所以，你应该请求它输出其完整的当前状态。

一个服务需要实现下列抽象类：

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; } }

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上面的__call()重载方法提供对一个ServiceCheck对象的参数的只读存取操作：

· timeout-在引擎终止检查之前，这一检查能够挂起多长时间。

· next_attempt-下次尝试连接到服务器的时间。

· current_status-服务的当前状态：SUCCESS或FAILURE。

· previous_status-当前状态之前的状态。

· frequency-每隔多长时间检查一次服务。

· description-服务描述。

· consecutive_failures-自从上次成功以来，服务检查连续失败的次数。

· status_time-服务被检查的最后时间。

· failure_time-如果状态为FAILED，则它代表发生失败的时间。

这个类还实现了观察者模式，允许ServiceLogger类型的对象注册自身，然后当调用log_current_status()或log_service_event()时调用它。

这里实现的关键函数是run()，它负责定义应该怎样执行检查。如果检查成功，它应该返回SUCCESS；否则返回FAILURE。

当定义在run()中的服务检查返回后，post_run()方法被调用。它负责设置对象的状态并实现记入日志。

ServiceLogger接口：指定一个日志类仅需要实现两个方法：log_service_event()和log_current_status()，它们分别在当一个run()检查返回时和当实现一个普通状态请求时被调用。

该接口如下所示：

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

最后，你需要编写引擎本身。该想法类似于在前一节编写简单程序时使用的思想：服务器应该创建一个新的进程来处理每一次检查并使用一个SIGCHLD处理器来检测当检查完成时的返回值。可以同时检查的最大数目应该是可配置的，从而可以防止对系统资源的过渡使用。所有的服务和日志都将在一个XML文件中定义。

下面是定义该引擎的ServiceCheckRunner类：

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(); } }

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这是一个很复杂的类。其构造器读取并分析一个XML文件，创建所有的将被监视的服务，并创建记录它们的日志程序。

loop()方法是该类中的主要方法。它设置请求的信号处理器并检查是否能够创建一个新的子进程。现在，如果下一个事件(以next_attempt时间CHUO排序)运行良好，那么一个新的进程将被创建。在这个新的子进程内，发出一个警告以防止测试持续时间超出它的时限，然后执行由run()定义的测试。

还存在两个信号处理器：SIGCHLD处理器sig_child()，负责收集已终止的子进程并执行它们的服务的post_run()方法；SIGUSR1处理器sig_usr1()，简单地调用所有已注册的日志程序的log_current_status()方法，这可以用于得到整个系统的当前状态。

当然，这个监视架构并不没有做任何实际的事情。但是首先，你需要检查一个服务。下列这个类检查是否你从一个HTTP服务器取回一个"200 Server OK"响应：

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; } } }

与你以前构建的框架相比，这个服务极其简单，在此恕不多描述。

五. 示例ServiceLogger进程

下面是一个示例ServiceLogger进程。当一个服务停用时，它负责把一个电子邮件发送给一个待命人员：

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; } }

如果连续失败五次，那么该进程还把一个消息发送到一个备份地址。注意，它并没有实现一个有意义的log_current_status()方法。

无论何时象如下这样改变一个服务的状态，你都应该实现一个写向PHP错误日志的ServiceLogger进程：

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"); } }

该log_current_status()方法意味着，如果进程发送一个SIGUSR1信号，它将把其完整的当前状态复制到你的PHP错误日志中。

该引擎使用如下的一个配置文件：

＜config＞ ＜loggers＞ ＜logger＞ ＜id＞errorlog＜/id＞ ＜class＞ErrorLog_ServiceLogger＜/class＞ ＜/logger＞ ＜logger＞ ＜id＞emailme＜/id＞ ＜class＞EmailMe_ServiceLogger＜/class＞ ＜/logger＞ ＜/loggers＞ ＜services＞ ＜service＞ ＜class＞HTTP_ServiceCheck＜/class＞ ＜params＞ ＜description＞OmniTI HTTP Check＜/description＞ ＜url＞http://www.omniti.com＜/url＞ ＜timeout＞30＜/timeout＞ ＜frequency＞900＜/frequency＞ ＜/params＞ ＜loggers＞ ＜logger＞errorlog＜/logger＞ ＜logger＞emailme＜/logger＞ ＜/loggers＞ ＜/service＞ ＜service＞ ＜class＞HTTP_ServiceCheck＜/class＞ ＜params＞ ＜description＞Home Page HTTP Check＜/description＞ ＜url＞http://www.schlossnagle.org/~george＜/url＞ ＜timeout＞30＜/timeout＞ ＜frequency＞3600＜/frequency＞ ＜/params＞ ＜loggers＞ ＜logger＞errorlog＜/logger＞ ＜/loggers＞ ＜/service＞ ＜/services＞ ＜/config＞

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当传递这个XML文件时，ServiceCheckRunner的构造器对于每一个指定的日志实例化一个日志记录程序。然后，它相应于每一个指定的服务实例化一个ServiceCheck对象。

注意 该构造器使用Reflection_Class类来实现该服务和日志类的内在检查-在你试图实例化它们之前。尽管这是不必要的，但是它很好地演示了PHP 5中新的反射（Reflection）API的使用。除了这些类以外，反射API还提供一些类来实现对PHP中几乎任何内部实体(类，方法或函数)的内在检查。

为了使用你构建的引擎，你仍然需要一些包装代码。监视程序应该会禁止你试图两次启动它-你不需要对每一个事件建立两份消息。当然，该监视程序还应该接收包括下列选项在内的一些选项：

选项	描述
[-f]	引擎的配置文件的一个位置，默认是monitor.xml。
[-n]	引擎允许的子进程池的大小，默认是5。
[-d]	一个停用该引擎的守护功能的标志。在你编写一个把信息输出到stdout或stderr的调试ServiceLogger进程时，这是很有用的。

下面是最终的监视程序脚本，它分析选项，保证排它性并且运行服务检查：

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，这个示例使用了定制的getOptions()函数。

在编写一个适当的配置文件后，你可以按如下方式启动该脚本：

＞ ./monitor.php -f /etc/monitor.xml

这可以保护并继续监视直到机器被关掉或该脚本被杀死。

这个脚本相当复杂，但是仍然存在一些容易改进的地方，这些只好留给读者作为练习之用：

· 添加一个重新分析配置文件的SIGHUP处理器以便你能够在不启动服务器的情况下改变配置。

· 编写一个能够登录到一个数据库的ServiceLogger以用于存储查询数据。

· 编写一个Web前端程序以为整个监视系统提供一种良好的GUI。