Python監控服務進程及自啟動服務方法與實踐

1. 需求概述

當我們在Windows Server環境中部署XX系統的實際應用中，往往會遇到一些運維管理的挑戰。為了確保系統的持續穩定運行，特別是在服務程序因各種原因突然關閉的情況下，我們可以借助Python的強大生態系統來構建一個監控與自動重啟的管理工具。

在這個場景中，我使用了psutil第三方庫，它提供了跨平臺的系統進程和系統利用率信息。結合apscheduler用于定時任務的管理，以及subprocess用于啟動和監控服務程序，我打造了一個簡單而有效的監控系統。

首先，我使用psutil來獲取并篩選出系統中我們所關心的服務程序的進程。通過定時任務，我定期檢查該進程是否在運行，如果不存在，那么就啟動一個新的進程，確保服務不會因意外關閉而中斷。

下面是一個簡單的Python代碼示例，演示了如何使用這些庫來實現監控與自動重啟：

import psutil
import subprocess
from apscheduler.schedulers.blocking import BlockingScheduler# 設置服務程序的命令和路徑
service_command = "py_monitor TestMonitor.py"
service_path = "D:/03study/Test/App"def monitor_service():# 獲取所有進程all_processes = psutil.process_iter(attrs=['pid', 'name'])# 檢查服務程序是否在運行service_running = any(process.info['name'] == "python.exe"for process in all_processes)if not service_running:# 服務程序不存在，啟動新的進程subprocess.Popen(service_command, cwd=service_path, shell=True)print("Service restarted.")# 創建定時任務
scheduler = BlockingScheduler()
scheduler.add_job(monitor_service, 'interval', minutes=5)try:print("Monitoring and auto-restarting service...")scheduler.start()
except KeyboardInterrupt:# 用戶手動終止任務pass

注：此代碼參考自chatgpt，在windows平臺上，有些權限限制，process.cmdline()報錯，去掉。

請注意，這只是一個簡單的示例，實際中你可能需要根據具體情況進行更復雜的異常處理、日志記錄等。此外，確保你的系統允許定時任務的執行，例如在Linux中，可以使用cron等工具。

2. python監控技術

2.1. Python在系統監控中的應用

系統監控是保證計算機系統正常運轉的基礎，也是運維工作的核心之一。Python在系統監控中的應用非常廣泛，例如：

監控進程和系統資源：Python可以通過內置的psutil模塊來監控運行中的進程以及系統資源的使用情況，如CPU、內存、磁盤等。
監控網絡流量：Python可以通過scapy等第三方庫來監控網絡流量、分析流量內容、抓包等，有時還可以用來檢測網絡攻擊。
自定義監控：Python可以通過自定義實現各種監控項，如監控服務、網站、日志等，自定義監控項可以更貼合具體業務需求。例如，可以通過發送ping包來檢測服務器是否能夠正常響應。
報警處理：Python可以將監控數據通過郵件、短信等方式發送給管理員，一旦監控數據異常，可以及時觸發報警機制。這些報警機制可以在Python中用一些庫來實現，如smtplib、email、twilio等。

用Python來編寫腳本簡化日常的運維工作是Python的一個重要用途。在Linux下，有許多系統命令可以讓我們時刻監控系統運行的狀態，如ps，top，free等等。要獲取這些系統信息，Python可以通過subprocess模塊調用并獲取結果。但這樣做顯得很麻煩，尤其是要寫很多解析代碼。

在Python中獲取系統信息的另一個好辦法是使用psutil這個第三方模塊。顧名思義，psutil = process and system utilities，它不僅可以通過一兩行代碼實現系統監控，還可以跨平臺使用，支持Linux／UNIX／OSX／Windows等，是系統管理員和運維小伙伴不可或缺的必備模塊。

2.2. psutil

psutil是一個跨平臺庫，能夠輕松實現獲取系統運行的進程和系統運行的信息（包括CPU、內存、磁盤、網絡等）。它主要用來做系統監控，性能分析，進程管理。它實現了同等命令行工具提供的功能，如ps、top、lsof、netstat、ifconfig、who、df、kill、free、nice、ionice、iostat、iotop、uptime、pidof、tty、taskset、pmap等。目前支持32位和64位的Linux、Windows、OS X、FreeBSD和Sun Solaris等操作系統.
在這里插入圖片描述

2.3. 任務調度與啟動服務程序

2.3.1 APScheduler

APScheduler是一個用于任務調度和定時任務管理的Python庫。它提供了一個簡單而靈活的方式來定義、調度和執行任務。

2.3.2. subprocess 模塊

subprocess 模塊允許我們啟動一個新進程，并連接到它們的輸入/輸出/錯誤管道，從而獲取返回值。

subprocess 模塊首先推薦使用的是它的 run 方法，更高級的用法可以直接使用 Popen 接口。

run 方法語法格式如下：

	subprocess.run(args, *, stdin=None, input=None, stdout=None, stderr=None, capture_output=False, shell=False, cwd=None, timeout=None, check=False, encoding=None, errors=None, text=None, env=None, universal_newlines=None)

args：表示要執行的命令。必須是一個字符串，字符串參數列表。
stdin、stdout 和 stderr：子進程的標準輸入、輸出和錯誤。
timeout：設置命令超時時間。如果命令執行時間超時，子進程將被殺死，并彈出 TimeoutExpired 異常。
check：如果該參數設置為 True，并且進程退出狀態碼不是 0，則彈出 CalledProcessError 異常。
encoding: 如果指定了該參數，則 stdin、stdout 和 stderr 可以接收字符串數據，并以該編碼方式編碼。否則只接收 bytes 類型的數據。
shell：如果該參數為 True，將通過操作系統的 shell 執行指定的命令。
returncode: 執行完子進程狀態，通常返回狀態為0則表明它已經運行完畢，若值為負值 “-N”,表明子進程被終。

3. 實踐過程

3.1. psutil庫的安裝

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple psutil

3.2. 常用方法

3.2.1. 獲取系統信息示例

# coding:utf-8
import psutil
import datetime
import timenow_time = time.strftime('%Y-%m-%d-%H:%M:%S', time.localtime(time.time()))
print('當前時間', now_time)
# 獲取系統啟動時間
print("系統啟動時間: %s" % datetime.datetime.fromtimestamp(psutil.boot_time()).strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))print('----------------------------系統CPU信息---------------------------------------')
# 查看cpu物理個數的信息
print("物理CPU個數: %s" % psutil.cpu_count(logical=False))
# 查看cpu邏輯個數的信息
print("邏輯CPU個數: %s" % psutil.cpu_count(logical=True))
# cpu的使用率
cpu = (str(psutil.cpu_percent(1))) + '%'
print('當前1s內系統cup使用率: %s' % cpu)print('----------------------------系統內存信息---------------------------------------')
# 查看內存信息
total = str(round(psutil.virtual_memory().total / (1024.0 * 1024.0 * 1024.0), 2))
free = str(round(psutil.virtual_memory().free / (1024.0 * 1024.0 * 1024.0), 2))
used = str(round(psutil.virtual_memory().used / (1024.0 * 1024.0 * 1024.0), 2))
memory = int(psutil.virtual_memory().total - psutil.virtual_memory().free) / float(psutil.virtual_memory().total)
print("物理總內存： %s G" % total)
print("已使用物理內存： %s G" % used)
print("剩余物理內存： %s G" % free)
print("物理內存使用率： %s %%" % int(memory * 100))print('----------------------------系統用戶信息---------------------------------------')
# 獲取系統用戶
users_count = len(psutil.users())
users_list = ", ".join([u.name for u in psutil.users()])
print("當前有 %s 個用戶，分別是 %s" % (users_count, users_list))print('----------------------------系統網卡信息---------------------------------------')
# 獲取網卡信息，可以得到得到網卡屬性，連接數，當前數據等信息
net = psutil.net_io_counters()
bytes_sent = '{0:.2f} Mb'.format(net.bytes_recv / 1024 / 1024)
bytes_recv = '{0:.2f} Mb'.format(net.bytes_sent / 1024 / 1024)
print("網卡接收數據 %s 網卡發送數據 %s" % (bytes_recv, bytes_sent))print('-----------------------------系統磁盤信息---------------------------------------')
# 獲取磁盤數據信息
io = psutil.disk_partitions()
print('系統當前所有的磁盤信息：{}'.format(io))
for i in io:try:o = psutil.disk_usage(i.device)print('磁盤名：{}'.format(i.device), end='\t')print("總容量：" + str(int(o.total / (1024.0 * 1024.0 * 1024.0))) + "G", end='\t')print("已用容量：" + str(int(o.used / (1024.0 * 1024.0 * 1024.0))) + "G", end='\t')print("可用容量：" + str(int(o.free / (1024.0 * 1024.0 * 1024.0))) + "G")except PermissionError:continueprint('-----------------------------系統進程信息-------------------------------------')
# 查看系統全部進程
for pid in psutil.pids():p = psutil.Process(pid)print("進程名 %-20s 內存利用率 %-18s 進程狀態 %-10s 創建時間 %-10s " % (p.name(), p.memory_percent(), p.status(), p.create_time()))

輸出結果截取片段：

在這里插入圖片描述

3.2.2. 獲取網絡信息

獲取主機名與IP地址

import socket
hostname = socket.gethostname()
print(hostname)
print(socket.gethostbyname(hostname))

3.3. 應用實踐

import psutil
import time
import subprocessimport pytz
from apscheduler.schedulers.blocking import BlockingScheduler
from loguru import logger# 按進程名稱查詢進行
def find_procs_by_name(name):#"Return a list of processes matching 'name'."ls = []for p in psutil.process_iter(['name']):if p.info['name'] == name:ls.append(p)return ls# 監控進程列表
def monitorprocss():processname = [ 'pvforecast_py.exe','pvweather24_py.exe']cmdbat = ['D:\Python\PVMicrogrid\PVSystem\PVForecastAPScheduler.bat','D:\Python\PVMicrogrid\PVSystem\PVAPScheduler.bat']processe_command = [('start ' + processname[0] + ' PVForecastAPScheduler.py','D:\Python\PVMicrogrid\PVSystem' ),('start ' + processname[1] + ' PVAPScheduler.py','D:\Python\PVMicrogrid\PVSystem'),('start ' + processname[2] + ' PVTrainAPScheduler.py','D:\Python\PVMicrogrid\PVSystem')]for i in range(len(processname)):ls = find_procs_by_name(processname[i])if len(ls)>0:p = ls[0]# 獲取進程創建時間createtime = time.strftime('%Y-%m-%d %X', time.localtime(p.create_time())) #print('進程創建時間：', createtime)          if p.is_running():# 獲取該進程的內存利用率rate = p.memory_percent() logger.info(processname[i] + '，該進程的內存利用率：' + str(round(rate,2)))else:# 殺掉進程p.terminate()logger.info(processname[i] + '，進程創建時間：' + createtime)    else:# 重新啟動進行# 運行批處理文件，并獲取返回值#result = subprocess.run(cmdbat[i], shell=True)print('啟動服務程序：', processe_command[i][0])subprocess.Popen(processe_command[i][0], cwd=processe_command[i][1], shell=True)if __name__ == '__main__':logger.add("MonitorProcess_{time}.log")print('監控程序開始運行！')#monitorprocss()scheduler = BlockingScheduler(timezone=pytz.timezone("Asia/Shanghai") )#scheduler.add_job(monitorprocss, 'cron', minute = '00,10,20,30,40,50', second='00', misfire_grace_time=60, id='job1')scheduler.add_job(monitorprocss, 'interval', minutes = 1, id='job1')try:scheduler.start()except (KeyboardInterrupt, SystemExit):pass

4. 總結

使用python開發系統監控工具，能快速實現個性化需求，短小而且精悍。其中，服務程序自啟動功能，可以替代“Windows環境中Python應用服務自啟動及其監控解決方法“所描述多個啟動批處理文件，直接使用此一個批處理文件”MonitorProcess.bat“，可以完全勝任。

@echo off
D:
cd D:\Python\PVMicrogrid\utils
start python Monitorprocess.py

部署代碼buildw.bat修改為：

chcp 65001copy D:\Python\PVMicrogrid\MonitorProcess.bat "%userprofile%\AppData\Roaming\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Startup\MonitorProcess.bat"