Linux开发(十三)：守护进程

目录

一、概述

二、守护进程的创建

1、顺序创建

2、库函数daemon()

三、守护进程出错处理

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一、概述

Daemon（守护进程）是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。它不需要用户输入就能运行而且提供某种服务，不是对整个系统就是对某个用户程序提供服务。

常见的守护进程包括系统日志进程syslogd、 web服务器httpd、邮件服务器sendmail和数据库服务器mysqld等。

守护进程一般在系统启动时开始运行，除非强行终止，否则直到系统关机都保持运行。守护进程经常以超级用户（root）权限运行，因为它们要使用特殊的端口（1-1024）或访问某些特殊的资源。

守护进程的父进程是init进程，因为它真正的父进程在fork出子进程后就先于子进程exit退出了，所以它是一个由init继承的孤儿进程。守护进程是非交互式程序，没有控制终端，所以任何输出，无论是向标准输出设备stdout还是标准出错设备stderr的输出都需要特殊处理。

守护进程的名称通常以d结尾，比如sshd、xinetd、crond等。

二、守护进程的创建

1、顺序创建

创建守护进程的的一般步骤：

(1) fork()创建子进程，且父进程exit()退出

这是创建守护进程的第一步，由于守护进程是要脱离控制终端的，因此，fork()创建子进程，且父进程exit()退出后，就会在Shell终端里造成程序已经运行完毕的假象。之后的所有工作都在子进程中完成，而用户在Shell终端里则可以执行其他命令，从而在形式上做到了与控制终端的脱离，在后台工作。

(2) 在子进程中调用 setsid() 函数创建新的会话

在调用了 fork() 函数后，子进程全盘拷贝了父进程的会话期、进程组、控制终端等，虽然父进程退出了，但会话期、进程组、控制终端等并没有改变，因此，这还不是真正意义上的独立开来，而 setsid() 函数能够使进程完全独立出来。

(3) 再次fork()创建子进程，且父进程exit()退出

现在，进程已经成为无终端的会话组长，但它可以重新申请打开一个控制终端，可以通过 fork() 一个子进程，该子进程不是会话首进程，该进程将不能重新打开控制终端，退出父进程。

(4) 在子进程中调用 chdir() 函数，让根目录 ”/” 成为子进程的工作目录

这一步也是必要的步骤，使用fork创建的子进程继承了父进程的当前工作目录。由于在进程运行中，当前目录所在的文件系统（如“/mnt/usb”）是不能卸载的，这对以后的使用会造成诸多的麻烦（比如系统由于某种原因要进入单用户模式）。因此，通常的做法是让"/"作为守护进程的当前工作目录，这样就可以避免上述的问题，当然，如有特殊需要，也可以把当前工作目录换成其他的路径，如/tmp。改变工作目录的常见函数是chdir。

(5) 在子进程中调用 umask() 函数，设置进程的文件权限掩码为0

文件权限掩码是指屏蔽掉文件权限中的对应位。比如，有个文件权限掩码是050，它就屏蔽了文件组拥有者的可读与可执行权限。由于使用fork函数新建的子进程继承了父进程的文件权限掩码，这就给该子进程使用文件带来了诸多的麻烦。因此，把文件权限掩码设置为0，可以大大增强该守护进程的灵活性。设置文件权限掩码的函数是umask。在这里，通常的使用方法为umask(0)。

(6) 在子进程中关闭任何不需要的文件描述符

同文件权限码一样，用fork函数新建的子进程会从父进程那里继承一些已经打开了的文件。这些被打开的文件可能永远不会被守护进程读写，但它们一样消耗系统资源，而且可能导致所在的文件系统无法卸下。
在上面的第二步之后，守护进程已经与所属的控制终端失去了联系。因此从终端输入的字符不可能达到守护进程，守护进程中用常规方法（如printf）输出的字符也不可能在终端上显示出来。所以，文件描述符为0、1和2 的3个文件（常说的输入、输出和报错）已经失去了存在的价值，也应被关闭。

(7) 守护进程退出处理

当用户需要外部停止守护进程运行时，往往会使用 kill 命令停止该守护进程。所以，守护进程中需要编码来实现 kill 发出的signal信号处理，达到进程的正常退出。

代码示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
static int flag = 1;
 
void create_daemon()
{
    pid_t pid;
 
   //设置屏蔽字
    umask(0);
 
    //创建子进程
    pid = fork();
 
    if(pid == -1)
    {
        printf("fork error\n");
        exit(1);
    }
    else if(pid)//父进程退出
    {
        exit(0);
    }
 
    //建立新会话，摆脱原会话的控制
    if(-1 == setsid())
    {
        printf("setsid error\n");
        exit(1);
    }
 
    //此处再次fork，确保子进程被init进程回收
    pid = fork();
    if(pid == -1)
    {
        printf("fork error\n");
        exit(1);
    }
    else if(pid)//退出父进程
    {
        exit(0);
    }
 
    //修改进程工作目录为根目录
    chdir("/");
 
    //关闭所有打开的文件，这里只有标准出错、标准输入、标准输出
    for(int i = 0; i < 3; ++i)
    {
        close(i);
    }
    
    return;
}
//信号处理函数，设置标志位，结束进程
void handler(int sig)
{
    
    printf("I got a signal %d\nI'm quitting.\n", sig);
    flag = 0;
}
 
int main()
{
    time_t t;
    int fd;
    //守护进程创建
    create_daemon();
 
    //设置信号SIGQUIT的处理函数
    struct sigaction act;
    act.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    if(sigaction(SIGQUIT, &act, NULL))
    {
        printf("sigaction error.\n");
        exit(0);
    }
 
    while(flag)
    {
        //守护进程工作内容
        fd = open("/home/daemon.log", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0644);
        if(fd == -1)
        {
            printf("open error\n");
        }
        t = time(0);
        char *buf = asctime(localtime(&t));
        write(fd, buf, strlen(buf));
        close(fd);
        sleep(60);
    }
    return 0;
}
 

注意守护进程一般需要在 root 权限下运行。

可以看出，系统中产生了 /home/daemon.log，里面是这样的时间标签

Thu Dec 8 14:35:11 2016
Thu Dec 8 14:36:11 2016
Thu Dec 8 14:37:11 2016

最后我们想退出守护进程，执行kill命令即可。

2、库函数daemon()

除了以上的步骤可以创建守护进程外，我们也可以直接借助damon()函数完成。

#include 
int daemon(int nochdir, int noclose);

函数参数：

nochdir：为0时表示将当前目录更改至“/”

noclose：为0时表示将标准输入、标准输出、标准错误重定向至“/dev/null”

返回值：

成功则返回0，失败返回-1

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
static bool flag = true;
 
void handler(int sig)
{
    printf("I got a signal %d\nI'm quitting.\n", sig);
    flag = false;
}
 
int main()
{
    time_t t;
    int fd;
    //创建守护进程
    if(-1 == daemon(0, 0))
    {
        printf("daemon error\n");
        exit(1);
    }
    
    //设置信号处理函数
    struct sigaction act;
    act.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    if(sigaction(SIGQUIT, &act, NULL))
    {
        printf("sigaction error.\n");
        exit(0);
    }
    //进程工作内容
    while(flag)
    {
        fd = open("/home/mick/daemon.log", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0644);
        if(fd == -1)
        {
            printf("open error\n");
        }
        t = time(0);
        char *buf = asctime(localtime(&t));
        write(fd, buf, strlen(buf));
        close(fd);
        sleep(60);
    }
    return 0;
}

三、守护进程出错处理

syslog服务：专门用来提供记录日志功能的。syslog有两个进程：

• syslogd（sys：系统）：专门负责记录非内核的其它设施产生的日志
• klogd（k：内核）：专门负责记录内核产生的日志

syslog日志系统的配置文件：/etc/syslog.conf，内容格式如下：

facility.priority　　　　action

说明：

facility：可以理解为日志的来源或设备：

priority：（log level）日志的级别：

action：日志记录的位置，action前若加-表示异步写入

Linux 系统中提供一套系统日记写入接口，包括三个函数：openlog，syslog和closelog。

其中openlog是可选择的。如果不调用openlog，则在第一次调用syslog时，自动调用openlog。

closelog也是可选择的，它只是关闭被用于与syslog守护进程通信的描述符。

例如：syslog(LOG_ERR|LOG_USER,"test - %d",5);      

//ident将被加到每条日志信息中去，option指定各种选项的位屏蔽
void openlog (char*ident, int option, int facility);  

void syslog(int priority, char*format,……);

// 支持可变参数
void vsyslog(int priority, const char*format,va_list arg);

void closelog();