摘要：在本文中，讓我們共同探討基於PHP語言建構一個基本的伺服器端監視引擎的諸多技巧及注意事項，並給予完整的源碼實作。
一. 更改工作目錄的問題
當你寫一個監視程式時，讓它設定自己的工作目錄通常會比較好。這樣以來，如果你使用一個相對路徑讀寫文件，那麼，它會根據情況自動處理使用者期望存放文件的位置。總是限製程式中使用的路徑儘管是一種良好的實踐；但是，卻失去了應有的靈活性。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()可用於PHP的CLI和CGI版本中，但卻要求程式以根權限執行。 chroot()實際上把目前行程的路徑從根目錄改變到指定的目錄。這使得當前進程只能執行存在於該目錄下的檔案。經常情況下，chroot()由伺服器作為一個"安全設備"使用以確保惡意程式碼不會修改一個特定的目錄之外的檔案。請牢記，儘管chroot()能夠阻止你存取你的新目錄之外的任何文件，但是，任何目前開啟的文件資源仍然能夠被存取。例如，下列程式碼能夠開啟一個日誌文件，呼叫chroot()並切換到一個資料目錄；然後，仍然能夠成功地登入並進而開啟檔案資源：
＜?php
$logfile = fopen("/var/log/chroot.log"， "w");
chroot("/Users/george");
fputs($logfile， "Hello From Inside The Chrootn");
?＞
如果一個應用程式不能使用chroot()，那麼你可以呼叫chdir()來設定工作目錄。例如，當程式碼需要載入特定的程式碼（這些程式碼能夠在系統的任何地方被定位時），這是很有用的。注意，chdir()沒有提供安全機制來防止開啟未經授權的檔案。
二. 放棄特權
當編寫Unix守護程序時，一種經典的安全預防措施是讓它們放棄所有不需要的特權；否則，擁有不必要的特權容易招致不必要的麻煩。在程式碼(或PHP本身)中含有漏洞的情況下，透過確保一個守護程序以最小權限使用者身分運行，往往能夠使損失減到最小。
實現此目的的方法是，以非特權使用者身分執行該守護程序。然而，如果程式需要在一開始就打開非特權使用者無權打開的資源(例如日誌文件，資料文件，套接字，等等)的話，這通常是不夠的。
如果你以根使用者身分執行，那麼你能夠藉助於posix_setuid()和posiz_setgid()函數來放棄你的特權。下面的範例把目前執行程式的特權改變為使用者nobody所擁有的那些權限：
$pw=posix_getpwnam('nobody');
posix_setuid($pw['uid']);
posix_setgid($pw['gid']);
就像chroot()一樣，任何在放棄特權之前被打開的特權資源都會保持為打開，但是不能創建新的資源。
三. 保證排它性
你可能經常想實現：一個腳本在任何時刻只運行一個實例。為了保護腳本，這是特別重要的，因為在背景運行容易導致偶然情況下呼叫多個實例。
保證這種排它性的標準技術是，透過使用flock()來讓腳本鎖定一個特定的文件(經常是一個加鎖文件，並且被排它式使用)。如果鎖定失敗，該腳本應該輸出一個錯誤並退出。下面是範例：
$fp=fopen("/tmp/.lockfile"，"a");
if(!$fp || !flock($fp， LOCK_EX | LOCK_NB)) {
fputs(STDERR， "Failed to acquire lockn");
exit;
}
/*成功鎖定以安全地執行工作*/
注意，有關鎖機制的討論涉及較多內容，在此不多加解釋。
四. 建構監視服務
在這一節中，我們將使用PHP來編寫一個基本的監視引擎。因為你不會事先知道怎麼改變，所以你應該使它的實作既靈活又具可能性。
此記錄程式應該能夠支援任意的服務檢查(例如，HTTP和FTP服務)並且能夠以任意方式(透過電子郵件，輸出到一個日誌文件，等等)記錄事件。你當然想讓它以一個守護程式方式運作；所以，你應該請求它輸出其完整的當前狀態。
一個服務需要實作下列抽象類別：
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[] = $logger;
}
}
上面的__call()重載方法提供對一個ServiceCheck物件的參數的唯讀存取操作：
· timeout-在引擎終止檢查之前，這一檢查能夠掛起多久。
· next_attempt-下次嘗試連接到伺服器的時間。
· current_status-服務的目前狀態：SUCCESS或FAILURE。
· previous_status-當前狀態之前的狀態。
· frequency-每隔多久檢查一次服務。
· description-服務描述。
· consecutive_failures-自從上次成功以來，服務檢查連續失敗的次數。
· status_time-服務被檢查的最後時間。
· failure_time-如果狀態為FAILED，則它代表發生失敗的時間。
這個類別也實作了觀察者模式，允許ServiceLogger類型的物件註冊自身，然後當呼叫log_current_status()或log_service_event()時呼叫它。
這裡實作的關鍵函數是run()，它負責定義應該如何執行檢查。如果檢查成功，它應該返回SUCCESS；否則返回FAILURE。
當定義在run()中的服務檢查返回後，post_run()方法被呼叫。它負責設定物件的狀態並實現記入日誌。
ServiceLogger介面：指定一個日誌類別只需要實作兩個方法：log_service_event()和log_current_status()，它們分別在當一個run()檢查返回時和當實作一個普通狀態請求時被呼叫。
此介面如下所示：
interface ServiceLogger {
public function log_service_event(ServiceCheck$service);
public function log_current_status(ServiceCheck$service);
}
最後，你需要寫引擎本身。這個想法類似於在前一節編寫簡單程式時使用的想法：伺服器應該建立一個新的進程來處理每一次檢查並使用一個SIGCHLD處理器來檢測當檢查完成時的回傳值。可以同時檢查的最大數目應該是可配置的，從而可以防止對系統資源的過渡使用。所有的服務和日誌都將在一個XML檔案中定義。
下面是定義該引擎的ServiceCheckRunner類別：
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();
}
}
這是一個很複雜的類別。其建構器讀取並分析一個XML文件，創建所有的將被監視的服務，並建立記錄它們的日誌程式。
loop()方法是該類別中的主要方法。它設定請求的訊號處理器並檢查是否能夠建立新的子程序。現在，如果下一個事件(以next_attempt時間CHUO排序)運作良好，那麼一個新的進程將會被建立。在這個新的子程序內，發出一個警告以防止測試持續時間超出它的時限，然後執行由run()定義的測試。
還有兩個訊號處理器：SIGCHLD處理器sig_child()，負責收集已終止的子進程並執行它們的服務的post_run()方法；SIGUSR1處理器sig_usr1()，簡單地呼叫所有已註冊的日誌程式的log_current_status()方法，這可以用來得到整個系統的目前狀態。
當然，這個監視架構並不沒有做任何實際的事情。但是首先，你需要檢查一個服務。下列這個類別檢查是否你從一個HTTP伺服器取回一個"200 Server OK"回應：
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;
}
}
}
與你先前建立的框架相比，這個服務極為簡單，在此恕不多描述。
五. 範例ServiceLogger流程
下面是一個範例ServiceLogger流程。當一個服務停用時，它負責把一個電子郵件傳送給一個待命人員：
class EmailMe_ServiceLogger implements ServiceLogger {
public function log_service_event(ServiceCheck$service)
{
if($service-＞current_status ==ServiceCheck::FAILURE) {
$message = "Problem with{$service-＞description()}rn";
mail( '[email protected]' ， 'Service Event'，$message);
if($service-＞consecutive_failures() ＞ 5) {
mail( '[email protected]' ， 'Service Event'， $message);
}
}
}
public function log_current_status(ServiceCheck$service){
return;
}
}
如果連續失敗五次，那麼該行程也把一個訊息傳送到一個備份位址。請注意，它並沒有實作一個有意義的log_current_status()方法。
無論何時像如下改變一個服務的狀態，你都應該實作一個寫向PHP錯誤日誌的ServiceLogger程序：
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，如果進程發送SIGUSR1訊號，它將把其完整的當前狀態複製到你的PHP錯誤日誌中。
該引擎使用如下的一個設定檔：
＜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＞
當傳遞這個XML檔時，ServiceCheckRunner的建構器對於每一個指定的日誌實例化一個日誌記錄程式。然後，它相應於每一個指定的服務實例化一個ServiceCheck物件。
注意該構造器使用Reflection_Class類別來實現該服務和日誌類別的內在檢查-在你試圖實例化它們之前。儘管這是不必要的，但它很好地展示了PHP 5中新的反射（Reflection）API的使用。除了這些類別以外，反射API還提供一些類別來實現對PHP中幾乎任何內部實體(類，方法或函數)的內在檢查。
為了使用你建立的引擎，你仍然需要一些包裝程式碼。監視程序應該會禁止你試圖兩次啟動它-你不需要對每一個事件建立兩份訊息。當然，該監視程式也應該接收包括下列選項在內的一些選項：
選項描述
[-f] 引擎的設定檔的一個位置，預設是monitor.xml。
[-n] 引擎允許的子進程池的大小，預設為5。
[-d] 一個停用該引擎的守護功能的標誌。當你寫一個把資訊輸出到stdout或stderr的偵錯ServiceLogger程序時，這是很有用的。
下面是最終的監視程式腳本，它分析選項，保證排它性並且執行服務檢查：
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 lockn");
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();
請注意，這個範例使用了客製化的getOptions()函數。
在編寫一個適當的設定檔後，你可以如下啟動該腳本：
＞ ./monitor.php -f /etc/monitor.xml
這可以保護並繼續監視直到機器被關閉或該腳本被殺死。
這個腳本相當複雜，但仍然存在一些容易改進的地方，這些只好留給讀者作為練習之用：
· 添加一個重新分析配置文件的SIGHUP處理器以便你能夠在不啟動伺服器的情況下改變配置。
· 編寫一個能夠登入到一個資料庫的ServiceLogger以用於儲存查詢資料。
· 寫一個Web前端程式以為整個監視系統提供一種良好的GUI。