服务器编程入门（5）Linux服务器程序规范

问题聚焦：

    除了网络通信外，服务器程序通常还必须考虑许多其他细节问题，这些细节问题涉及面逛且零碎，而且基本上是模板式的，所以称之为服务器程序规范。

    工欲善其事，必先利其器，这篇主要来探讨服务器程序的一些主要规范。

概览：

• Linux服务器程序一般以后台程序的形式运行，后台进程又称为守护进程。
• Linux服务器程序一般以某个专门的非root身份运行。
• Linux服务器程序通常是可配置的，命令行或者配置文件的形式。
• Linux服务器程序通常会在启动的时候生成一个PID文件，以记录该后台进程的PID。
• Linux服务器程序通常需要考虑系统资源和限制。

日志

守护进程： rsyslogd

功能：接收用户进程输出的日志，又能接收内核日志。

用户日志函数： syslog

功能：生成系统日志，输出到一个UNIX本地域socket类型（AF_UNIX）的文件/dev/log中。rsyslogd则监听该文件以获取用户进程的输出。

内核日志函数： printk

功能：打印至内核的环状缓存中，环状缓存的内容直接映射到/proc/kmsg文件中。rsyslogd则通过读取该文件获得内核日志。

处理流程如下图所示：

syslog函数

功能：应用程序使用syslog函数与rsyslogd守护进程通信。

函数定义：

#include <syslog.h>
void syslog ( int priority, const char* message, ... );    // 可变参数

函数说明：

第二个和第三个参数为可变参数，为了结构化输出

priority参数：设施值与日志级别的按位或。

    设施值的默认值是LOG_USER，可选值如下：

#include <syslog.h>
#define LOG_EMERG            0      /* 系统不可用 */
#define LOG_ALERT              1      /* 报警，需要立即采取动作 */
#define LOG_CRIT                 2      /* 非常严重的情况 */
#define LOG_ERR                  3     /* 错误 */
#define LOG_WARNING       4     /* 警告 */
#define LOG_NOTICE           5      /* 通知 */
#define LOG_INFO               7      /* 信息 */
#define LOG_DEBUG           8      /* 调试 */

函数：openlog

声明：

#include <syslog.h>
void openlog ( const char* ident, int logopt, int facility );

作用：改变syslog的默认输出方式，进一步结构化日志内容

函数说明：

ident：指定的字符串将被添加到日志消息的日期和时间之后，通常被设置为程序的名字。

logopt：对后续syslog调用的行为进行配置，可去下列值的按位或

#define    LOG_PID        0x01            /* 在日志消息中包含程序PID */
#define    LOG_CONS    0x02            /* 如果消息不能记录到日志文件，则打印至终端 */
#define    LOG_ODELAY    0x04        /* 延迟打开日志功能直到第一次调用syslog */
#define    LOG_NDELAY    0x08        /* 不延迟打开日志功能 */

facility：修改syslog函数中的默认设施值

日志掩码：使日志级别大于日志掩码的日至信息被系统忽略。

函数：

#include <syslog.h>
int setlogmask( int maskpri );

函数说明：

maskpri：指定日志掩码值

该函数始终会成功，返回调用进程先前的日志掩码值。

关闭日志功能：

#include <syslog.h>
void closelog();

用户信息

用户信息包括：

• UID：真是用户ID
• EUID：有效用户ID
• GID：真实组
• EGID：有效组

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
uid_t getuid();                    
uid_t geteuid();
gid_t getgid();
gid_t getegid();
int setuid( uid_t uid );
int seteuid( uid_t uid );
int setgid( gid_t gid );
int setegid( gid_t gid );

从函数名很容易看出函数的作用，就不解释了。

说明一下UID和EUID的区别：

一个进程拥有两个用户ID：UID和EUID。

EUID存在的目的是暂时提升当前用户的权限，方便资源访问，使得运行程序的用户拥有该资源的有效用户的权限，比如root用户。

进程间关系

进程组

进程中：每个进程都隶属于一个进程组，所以每个进程还有一个继承祖ID，PGID。

函数：

#include <unistd.h>
pid_t getpgid( pid_t pid );

每个进程都有一个首领进程，其PGID和PID相同。进程组将一直存在，直到其中所有进程都退出，或者加入到其他进程中。

设置PGID函数：

#include <unistd.h>
int setpgid( pid_t pid, pid_t pgid );

作用：将PID为pid的进程的PGID设置为pgid。

一个进程只能设置子集或者其子进程的PGID，并且，当子进程调用exec系列函数后，我们也不能再在父进程中对它设置。

会话

会话：一些有关联的进程组形成一个会话。

函数：

#include <unistd.h>
pid_t setsid( void );

函数说明：

1. 该函数不能由进程组的首领进程调用，否则将产生一个错误。只能由非组首领的进程调用。
2. 调用后创建新会话
3. 调用几次呢很难过成为会话的首领，此时该进程是该会话的唯一成员
4. 调用一个进程组，其PGID就是调用进程的PID，调用进程成为该组的首领。
5. 调用进程将甩开终端
6. 调用成功返回新的进程组的PGID，失败则返回-1并设置errno

会话ID即为首领所在进程组的PGID，获取函数

#include <unistd.h>
pid_t getsid ( pid_t pid );

用ps命令查看进程关系

调用结果如图(PPID为父进程的PID)：

三个进程的关系如图：

系统资源限制

Linux系统资源限制可以通过如下一对函数来读取和设置：

#include <sys/resource.h>
int getrlimit( int resource, struct rlimit *rlim );
int setrlimit( int resource, const struct rlimit *rlim );
rlimit结构体的定义如下：
struct rlimit
{
    rlim_t rlim_cur;
    rlim_t rlim_max;
};

函数说明：

rlim_t是一个整数类型，它描述资源级别。

rlim_cur成员指定资源的软限制，建议性。

rlim_max成员指定资源的硬限制。

resource：指定资源限制类型。

部分资源限制类型如下所示：

改变工作目录和根目录

获取当前工作目录和改变进程工作目录的函数分别是：

#include <unistd.h>
char* getcwd( char* buf, size_t size );
int chdir( const char* path );

函数说明：

buf：指向的内存用于存储进程当前工作目录的绝对路径

size：指定buf的大小，如果当前工作目录的绝对路径的长度超过了size，则getcwd将返回NULL，并设置errno为ERANGE。

path：指定要切换的目标目录。成功时返回0，失败返回-1并设置errno。

改变进程根目录的函数是chroot，其定义如下：

#include <unistd.h>
int chroot( const char* path );

函数说明：

path：指定要切换的目标根目录。

chroot并不改变进程的当前工作目录，所以调用chroot之后，我们仍需要使用chdir("/")来将工作目录切换至新的根目录。

服务器程序后台化

Key word：守护进程

后面将以专题的形式总结。

小结：

这章虽然叫做程序规范，其实更多的是介绍一些开发过程，特别是中大型项目中很有用的技巧，可以提高我们的开发和调试效率。

后面将会介绍一些常用的设计框架，这些都是比较基础的知识。后面如果还有时间，希望可以用我们学到的这些知识做一个小项目出来。也算是学以致用了。

参考资料：

《Linux高性能服务器编程》