背景

目前我主要负责的一个项目是一个 C/S 架构的客户端开发，前端主要是通过 WPF 相关技术来实现，后端是通过 Python 来实现，前后端的数据通信则是通过 MQ 的方式来进行处理。由于 Python 进程是需要依赖客户端进程来运行，为了保证后端业务进程的稳定性，就需要通过一个 守护进程 来守护 Python 进程，防止其由于未知原因而出现进程退出的情况。这里简单记录一下我的一种实现方式。

实现

对于我们的系统而言，我们的 Python 进程只允许存在一个，因此，对应的服务类型要采用单例模式，这一部分代码相对简单，就直接贴出来了，示例代码如下所示：

public partial class PythonService
{
    private static readonly object _locker = new object();

    private static PythonService _instance;
    public static PythonService Current
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_locker)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new PythonService();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }
    }

    private PythonService()
    {

    }
}

创建独立进程

由于后端的 Python 代码运行需要安装一些第三方的扩展库，所以为了方便，我们采用的方式是总结将 python 安装文件及扩展包和他们的代码一并打包到我们的项目目录中，然后创建一个 Python 进程，在该进程中通过设置环境变量的方式来为 Python 进程进行一些环境配置。示例代码如下所示：

public partial class PythonService
{
    private string _workPath => Path.Combine(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory,"scripts");
    private string _pythonPath => Path.Combine(_workPath,"python27");

    private bool isRunning = false;
    private int taskPID = -1;

    public void Start()
    {
        taskPID = CreateProcess();
        isRunning = taskPID != -1;

        var msg = isRunning ? "服务启动成功..." : "服务启动失败...";
        Trace.WriteLine(msg);
    }

    public void Stop()
    {
        KillProcessAndChildren(taskPID);

        isRunning = false;
        taskPID = -1;
    }

    private int CreateProcess()
    {
        KillProcessAndChildren(taskPID);

        int pid = -1;
        var psi = new ProcessStartInfo(Path.Combine(_pythonPath,"python.exe"))
        {
            UseShellExecute = false,WorkingDirectory = _workPath,ErrorDialog = false
        };

        psi.CreateNowindow = true;

        var path = psi.EnvironmentVariables["PATH"];
        if (path != null)
        {
            var array = path.Split(new[] { ';' }).Where(p => !p.ToLower().Contains("python")).ToList();
            array.AddRange(new[] { _pythonPath,Path.Combine(_pythonPath,"Scripts"),_workPath });
            psi.EnvironmentVariables["PATH"] = string.Join(";",array);
        }
        var ps = new Process { StartInfo = psi };
        if (ps.Start())
        {
            pid = ps.Id;
        }
        return pid;
    }

    private static void KillProcessAndChildren(int pid)
    {
        // Cannot close 'system idle process'.
        if (pid <= 0)
        {
            return;
        }

        ManagementObjectSearcher searcher = new ManagementObjectSearcher("Select * From Win32_Process Where ParentProcessID=" + pid);
        ManagementObjectCollection moc = searcher.Get();
        foreach (ManagementObject mo in moc)
        {
            KillProcessAndChildren(Convert.ToInt32(mo["ProcessID"]));
        }
        try
        {
            Process proc = Process.GetProcessById(pid);
            proc.Kill();
        }
        catch (ArgumentException)
        {
            // Process already exited.
        }
        catch (Win32Exception)
        {
            // Access denied
        }
    }
}

创建守护进程

上面我们的通过记录当前正在运行的进程的 PID 来标识我们的进程，那对应守护进程，我们就可以通过进程列表查询的方式来进行创建，在轮询的过程中，如果未找到对应 PID 的进程则表明该进程已经退出，需要重新创建该进程，否则就不执行任何操作，示例代码如下所示：

public partial class PythonService
{
    private CancellationTokenSource cts;

    private void StartWatch(CancellationToken token)
    {
        Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            while (!token.IsCancellationRequested)
            {
                var has = Process.GetProcesses().Any(p => p.Id == taskPID);
                Trace.WriteLine($"MQ状态：{DateTime.Now}-{has}");
                if (!has)
                {
                    taskPID = CreateProcess(_reqhost,_subhost,_debug);
                    isRunning = taskPID > 0;

                    var msg = isRunning ? "MQ重启成功" : "MQ重启失败，等待下次重启";
                    Trace.WriteLine($"MQ状态：{DateTime.Now}-{msg}");
                }

                Thread.Sleep(2000);
            }
        },token);
    }
}

接着，完善我们的 Start 和 Stop 方法，示例代码如下所示：

public void Start()
{
    taskPID = CreateProcess();
    isRunning = taskPID != -1;

    if (isRunning)
    {
        cts = new CancellationTokenSource();
        StartWatch(cts.Token);
    }

    var msg = isRunning ? "服务启动成功..." : "服务启动失败...";
    Trace.WriteLine(msg);
}

public void Stop()
{
    cts?.Cancel(false);
    cts?.Dispose();

    KillProcessAndChildren(taskPID);
    taskPID = -1;

    isRunning = false;
}

最后，上层调用就相对简单一下，直接调用 Start 方法和 Stop 方法即可。