Linux C语言 23-守护进程

Linux C语言 23-守护进程

本节关键字：守护进程、daemon
相关C库函数：sigset、signal、fork、setsid、chdir、umask、open、write、close、sleep

什么是守护进程？

• 守护进程（Daemon）也被翻译为精灵进程、后台进程，守护进程的运行不受终端影响，可以长期稳定地运行服务，直到整个系统关闭才退出；
• 守护进程是后台运行的、系统启动是就存在的、不予任何终端关联的，用于处理一些系统级别任务的特殊进程；
• 若是想让某个进程不受用户、中断或其它变化的影响，那么必须把这个进程变成一个守护进程；

Unix/Linux系统中守护进程的查看

• ps -ef | grep ‘.*d$’ 可以看到许多以-d结尾的进程，这些进程大多数都是守护进程；
• ps -axj a表示列出所有用户的进程 x表示列出有终端和无终端的进程 j表示列出与作业控制相关的信息，这些信息中凡是TPGID一栏为-1的基本上都是守护进程。

守护进程的编写

守护进程的惯例

在unix系统中，守护进程的设计通常遵循以下原则：

• 如果守护进程使用锁文件，则该锁文件通常位于/var/run目录中。然而需要注意的是，在该目录创建文件通常需要超级用户的权限，锁文件的名字通常是name.pid，例如cron守护进程锁文件的名字是/var/run/crond.pid；
• 如果守护进程支持配置选项，那么该配置文件一般是放在/etc目录下，文件名字一般是name.conf，name是该守护进程或服务的名字，例如mysqld配置文件的名字是/etc/my.cnf；
• 守护进程可以使用命令启动，但是该启动命令一般在系统初始化的脚本中进行。如果守护进程终止，应当自动进行重启；如果一个守护进程更新了配置文件，则应该重新启动；
• 为了避免每次更改配置文件都需要重启进程的问题，某些进程将捕捉SIGHUP信号，接收到此信号时自动重新读取配置文件。

守护进程的编写步骤

（1）创建子进程，父进程退出（使子进程称为孤儿进程，此时init进程会将孤儿进程收录）；
这是编写守护进程的第一步，因为守护进程是脱离终端的，所以完成第一步后就会在shell终端里形成一个程序已经运行完毕的假象。以后的全部工做在子进程中完成，而用户在shell终端里则能够执行其余命令，从而在形式上作到了与控制终端脱离。
（2）在子进程中建立新的会话（脱离控制终端）；
在子进程中建立新的会话（脱离控制终端）：这步是建立守护进程中最重要的一步，虽然实现起来很简单，可是它的意义很是重要，在这里使用的是系统函数setsid()来建立一个新的会话，而且担任该会话组的组长。
（3）更改当前工作目录；
使用fork()建立的子进程是继承了父进程的当前工做目录，因为在进程运行中，当前目录所在的文件系统是不能卸载的，这对之后使用会形成不少的麻烦。所以一般的作法是让“/”做为守护进程的当前目录，固然也能够指定其余的别的目录来做为守护进程的工做目录。
（4）重设文件权限掩码；
文件权限掩码是屏蔽掉文件权限中的对应位。因为使用fork()函数新建立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了不少的麻烦（好比父进程中的文件没有执行文件的权限，然而在子进程中但愿执行相应的文件这个时候就会出问题）。所以在子进程中要把文件的权限掩码设置成为0，即此时有最大的权限，这样能够大大加强该守护进程的灵活性。设置的方法是：umask(0)。
（5）关闭文件描述符；
同文件权限码同样，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。这些文件被打开的文件可能永远不会被守护进程读写，若是不进行关闭的话将会浪费系统的资源，形成进程所在的文件系统没法卸下以及引发预料的错误。
（6）守护进程的退出，如果程序内部不做任何处理，则需要使用kill命令来终止守护进程，因此建议在守护进程中使用signal信号处理来实现进程的正常退出。

补充说明：

• 进程组（process group）：一个或多个进程的集合，每个进程组有惟一一个进程组ID，即进程组长进程的ID。
• 会话期（session）：一个或多个进程组的集合，有惟一一个会话期首进程（session leader）。会话期ID为首进程的ID。会话期能够有一个单独的控制终端（controlling terminal）。与控制终端链接的会话期首进程叫作控制进程（controlling process）。当前与终端交互的进程称为前台进程组。其他进程组称为后台进程组。
• 挂断信号（SIGHUP）：默认的动做是终止程序。当终端接口检测到网络链接断开，将挂断信号发送给控制进程（会话期首进程）。若是会话期首进程终止，则该信号发送到该会话期前台进程组。一个进程退出致使一个孤儿进程组中产生时，若是任意一个孤儿进程组进程处于STOP状态，发送SIGHUP和SIGCONT信号到该进程组中全部进程。所以当网络断开或终端窗口关闭后，控制进程收到SIGHUP信号退出，会致使该会话期内其余进程退出。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MAXFILE 65535

int main(void)
{
    pid_t pid;
    int i, fd, len;
    char *buf = "this is my dameon\n";
    len = strlen(buf);
    
#ifdef SIGTTOU // （可选）
    sigset(SIGTTOU, SIG_IGN); // 忽略写终端信号
    sigset(SIGTTIN, SIG_IGN); // 忽略读终端信号
    sigset(SIGTSTP, SIG_IGN); // 忽略Ctrl+Z信号
#endif

    // 1、创建子进程 并结束父进程
    pid = fork(); 
    if (pid < 0)
    {
        printf("error fork \n");
        exit(1);
    }
    else if (pid > 0)
    {
        exit(0);    // 结束父进程
    }
    
    // 2、在子进程中建立新的会话 
    // 调用setsid函数的进程成为新会话的领头进程，并脱离其父进程的会话组和进程组
    // 由于会话对控制终端的独占性，子进程同时与控制终端脱离
    setsid();
    
    if ((fd=open("/dev/tty", O_RDWR)) >= 0)
    {
        // 解除进程与当前控制台的联系
        ioctl(fd, TIOCNOTTY, (char*)NULL);
        close(fd);
    }
    if (fork() > 0)
    {
        // fork第二次主要目的是。防止进程再次打开一个控制终端
        // 可以省略此步，因为打开一个控制终端的前台条件是该进程必须是会话组长。再fork一次，子进程ID != sid（sid是进程父进程的sid）。因此也没法打开新的控制终端
        exit(0);
    }

    // 3、更改当前的工作目录 摆脱父进程的影响
    chdir("/");
    
    // 4、重新文件权限掩码
    umask(0);
    
    // 5、关闭文件描述符（有些操作系统可不关闭）
    for (i=0; i<MAXFILE; i++)
    {
        // 关闭文件描述符(常说的输入，输出，报错3个文件)，
        // 由于守护进程要失去了对所属的控制终端的联系，这三个文件要关闭
        close(i);
    }
    
    while (1)
    {
        // 测试程序，每10秒向指定文件中写入一次内容
        if ((fd=open("/tmp/mydameontest.txt", O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND, 0600)) < 0)
        {
            printf("open file err \n");
            exit(0);
        }
        write(fd, buf, len+1);
        close(fd);
        sleep(10);
    }
}
/** 运行结果：
运行程序后，执行命令 tail -f /tmp/mydaemontest.txt
# tail -f mydaemontest.txt 
this is my daemon
this is my daemon
this is my daemon
this is my daemon

*/