守护进程的实现方法

一、守护进程

守护进程在服务端是一种比较常用的进程。如果不在服务端，一般就是系统级的进程了，客户端用得相对少得多。顾名思义，就知道，这种进程是一种特殊的后台进程，用于执行特定的系统任务，与控制终端独立并周期的执行一些任务。它不会因为终端的关闭而终止，而是在接到指定的停止信息后才会退出。守护进程是一种特殊的后台进程，不受控制终端管理。
象一些输入法程序和一些服务器处理程序、某些数据库后台服务进程等都可以设置为守护进程，早期也有人称其为精灵进程。
使用类Unix和类Linux系统的都知道，启动程序一般是在终端中启动，然后即使未关闭程序，但只是关闭终端，终端都会提示会把当前程序关闭。换句话说，在终端中执行的程序，一般是和终端的命运绑定在一起的。终端分为好多种，如字符终端、伪终端（pts）、图像终端和网络终端等。
守护进程的实现其实非常简单，之所以复杂的原因就是因为类Unix和类Linux系统的版本太多，而同样的版本又有不同的细分，导致对守护进程的处理各有不同，在《UNIX高级编程》中，对SIGHUP或SIGCHLD等信号进行处理，但在类Linux系统中，基本不处理。
守护进程基本上都是一个孤儿进程，有兴趣的可以看看孤儿进程和僵尸进程，就明白了。

二、实现方法

说起守护进程的实现，就不得不提一下在操作系统中对进程的管理。学习过操作系统的知道，作业即是进程组，它是一组（1～N）进程的集合。进程创建出来，就会有一个进程组，创建者是父进程，而被创建者是子进程，这样便于操作系统对进程的管理。而同一个组内的进程，第一个被创建出来的即为组长。
这样，就明白了进程、进程组和组长的关系。另外还有一个会话进程（会话期Session）的概念，会话是多个进程的集合，每个进程也要属于一个会话。会话的主要作用是拥有控制终端，最多一个（可以没有）。一个会话只有一个前台进程组，只有前台进程组的进程才可以和控制终端进行交互。
明白这些基本的概念，才可以更清楚的了解守护进程的实现过程。下面还得简单介绍一下前台进程和后台进程，写过后台服务的都知道可以用“&”符号来启动时创建一个后台进程，也可以便用bg,fg命令来前后台进程转换。
创建守护进程的过程如下：
1、fork子进程并让父进程退出
2、在子进程创建新的会话（setsid）
3、将当前目录更改为根目录（防止文件系统无法卸载）
4、重设文件权限掩码
5、关闭文件描述符
6、启动守护进程并开始工作
7、退出，主要是处理各种资源机制
下面开始说一下守护进程实现的两种主要方式：
1、调用两次fork的方式，这是一种比较主流的方式
2、使用库函数daemon。

三、使用二次fork的方式

为什么要进行两次fork来产生守护进程：
1 、首闪fork目的是断开与当前终端联系，让shell以为命令完成。另外就是为setsid函数铺垫。只有非进程组组长(group leader)才可以调用setsid函数，而且只能调用一次。
2 、setsid函数非常重要，调用结果就是当前进程成为了进程组长（同时成为会话组长）并结束与原控制贩联系。 这样，原来终端在发送信号，进程就无法收到了。
值得一提的是，第二次fork不是必须的。很多的开源框架并没有进行第二次的fork。那它有什么 作用呢？再次fork的目的主要是防止进程再次打开一个控制终端（会话组长可以再次打开一个终端）。而再进行一次fork，子进程不再是当前的会话组长也就无法 打开终端了。
看下面的实现方式：

#include 
#include 
#include 


bool continueLoop = true;
void stopService();

//守护方式处理
void handler(int signal) {
  printf("recv SIGINT ,exit!\n");
  continueLoop = false;

 if (isdaemon){
  exit(0);
  }
}
//非守护方式处理
void cmdline() {
  std::cout << "exit cmd:(q) " << std::endl;
  char inputChar;
  std::cin >> inputChar;

  switch (inputChar) {
    // Quit the program
  case 'q':
    continueLoop = false;
    break;
  default:
    break;
  }
}

void start(const char *config, bool cmd) {

  while (continueLoop) {
    if (!cmd) {
      sleep(1000);
      printf("exit circle!\n");
    } else {
      cmdline();
    }
  }

}

int main(int argc, char **argv) {
  signal(SIGINT, handler);
  isdaemon = argv[1];

  //创建守护进程
  if (!argv[1]) {
    pid_t pid;

    // double fork 第一次 
    if ((pid = fork()) > 0) {
      exit(0);
    } else if (pid == 0) {
    
        // Process detached from control terminal
        if (setsid() < 0) {
          printf("grand son process setsid err!\n");
          exit(0);
        }
        //        close(0);
        //        close(1);
        //        close(2);
      pid_t subpid;
      //第二次
      if ((subpid = fork()) > 0) {
        exit(0);
      } else if (subpid == 0) {
        start(as.args[0], as.daemon);
      } else {
        perror("sub process fork err!\n");
      }
    } else {
      perror("fork err!\n");
    }
  } else {
    start(as.args[0], as.daemon);
  }

  return 0;
}

上面就是一个通过fork两次实现的守护进程，它除了可以通过命令来实现守护和非守护进程。不过在实现了守护进程时，就无法用Qt等IDE进行调试了，只能gdb attach上去进行。如果是这种情况，最好还是先在非守护进程下调试成功再直接改成守护进程即可，防止思维惯性的操作。
这个代码中就没有处理上面的实现方式中的一些机制，这些机制比如有的需要root权限等，不同的系统都有不同的要求，还是要多根据具体的系统来确定，不过多写了一般也没有异常出现。

四、使用库的daemon函数

在系统库“unistd.h”提供了一个API来创建守护进程，先看一个例子：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
char path[1024];
if(daemon(1, 1) < 0)
{
exit(1);
}
sleep(5);
if(getcwd(path, 1024) == NULL)
{
exit(1);
}
return 0;
}

函数的定义如下：

int daemon (int __nochdir, int __noclose);

返回值为0表示成功，如果返回非零表示是fork或者setsid调用时的错误返回值。__nochdir为0,表示更改目录为根目录（“/”），1为保持目录不变；__noclose为0表示将标准输入等重定向到/dev/null，否则不更改。
用库的方式理论上可能会更好一些，更简单一些。但自己写fork更容易操控，至于用哪种方法，就看具体情况了。

五、总结

写守护进程使用哪种方式，看实际情况来定。永远记住一点，简单即真理。这个简单不只是技术简单，如果有熟练的使用过某种技术的开发者来说，那也是一种实现上的简单。复杂的技术和方法，一定会慢慢被简化，这是一种大趋势。