服务器编程入门（12） 守护进程

摘要：

    在之前的《服务器编程入门（5）Linux服务器程序规范》中，我们提到过将服务器程序后台化，这就是本节将要讨论的守护进程. 

    本节主要关注一下问题：  

    1 什么是守护进程？

    2 守护进程的启动方法有哪些？

    3 如何创建一个守护进程？

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1 什么是守护进程?

在后台运行，且不与任何控制终端关联的进程。

守护进程不与作业控制、终端会话管理、终端产生信号等发生交互，也可以避免在后台运行的守护进程非预期地输出到终端。

两个特点：

• 守护进程执行中的信息不显示在任何一个终端上
• 守护进程不被终端产生的无用信号所中断

在理解更多关于守护进程的概念之前，我们先了解一下进程、进程组、会话期和控制终端的关系。

• 每一个进程有一个进程ID，每个进程都属于一个进程组
• 每个进程组有一个组长进程组长进程的ID等于进程组ID
• 会话期是一个或多个进程组的集合，一个会话期可以有一个单独的控制终端（其中，只有一个前台进程组可以控制终端的交互）
• 从shell中启动的每个进程将继承一个终端，以便进程与用户交互，同时继承父进程的会话期和进程组ID，因此子进程会受发给该会话期或进程组的信号的影响。

守护进程与普通进程的区别如下图所示：

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2 守护进程的启动方法有哪些?

1. 在系统启动阶段，许多守护进程又系统初始化脚本启动。这些脚本通常位于/etc目录或以/etc/rc开头的某个目录中。由这些脚本启动的守护进程一开始时就拥有超级用户特权。
2. 许多网络服务器由inetd超级服务器启动。
3. cron守护进程按照规则定期执行一些程序。由它启动执行的程序同样作为守护进程运行。
4. at命令用于指定将来某个时刻运行程序，由它启动的程序同样作为守护进程。
5. 从用户终端或前台或后台启动。

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3 使用库函数daemon创建守护进程

首先我们使用库函数daemon创建守护进程，然后研究一下守护进程的创建过程，并实现一个守护进程化函数，达到和库函数daemon相同的效果。

函数：daemon

声明：

#include <unistd.h>
int daemon(int nochdir, int noclose);

作用：通过在服务器程序中调用它，可以把一个普通进程转变为守护进程。

参数说明：

If nochdir is zero, daemon()  changes  the  process’s  current  working directory to the root directory ("/"); otherwise,

If  noclose is zero, daemon() redirects standard input, standard output and standard error to /dev/null; otherwise,  no  changes  are  made  to these file descriptors.

Demo:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <error.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    time_t t;
    int fd;
    
    // 将当前进程变成守护进程
    if (daemon(0, 0) == -1) {
        perror("daomon error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while(1) {
        //这时工作目录已经被daemon函数切换到了系统根目录下
        fd = open("daemon.log", O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND, 0644);   
        if (fd == -1) {
            perror("open daemon.log error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        t = time(0);
        char *buf = asctime(localtime(&t));
        write(fd, buf, strlen(buf));     //向daemon.log文件中写入当前时间
        close(fd);
        sleep(60);    // 每隔60s写入一次
    }
}

运行截图：

执行ps命令发现，并没有名为testDaemon的守护进程，主要原因是daemon函数会将当前工作目录切换到/目录下，而普通用户没有权限在系统根目录创建文件。

所以实际上出错在fd = open("daemon.log", O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND, 0644); 这里，又因为守护进程是不和当前终端交互的，所以没有看到报错信息。

现在我们切换到root用户执行程序，运行截图：

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4 创建守护进程过程分析，用自己实现的myDaemon函数创建守护进程

守护进程创建过程：

代码实现：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <error.h>
#include <signal.h>

#define MAXFD 64
extern int daemon_proc;

int myDaemon(int ,int );

int main(int argc, char* argv[]) {
    time_t t;
    int fd;
    
    if (myDaemon(0, 0) == -1) {
        perror("daomon error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while(1) {
        fd = open("daemon.log", O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND, 0644);
        if (fd == -1) {
            perror("open daemon.log error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        t = time(0);
        char *buf = asctime(localtime(&t));
        write(fd, buf, strlen(buf));
        close(fd);
        sleep(60);
    }
    fprintf(stderr,
            "Hello world!
");
}


int myDaemon(int nochdir, int noclose) {
    int i;
    pid_t pid;

    if ( (pid = fork()) < 0 )
        return -1;
    else if (pid) {        /* parent terminated */
        _exit(0);
    }

    /* child 1 continues... */
    if (setsid() < 0)     /* become session leader */
        return -1;

    signal(SIGHUP, SIG_IGN);    /* ignore SIGHUP singal */
    if ( (pid = fork()) < 0 )
        return -1;
    else if (pid) {
        _exit(0);         /* child 1 terminated */
    }

    /* child 2 continues... */
    daemon_proc = 1;      /* use syslog instead of fprintf to stderr */
    
    if (nochdir == 0)
        chdir("/");           /* change working directory */
    
    if (noclose == 0) {
        /*close off file descriptors*/
        for (i = 0; i < MAXFD; i++)
            close(i);
    
        /* redirect stdin, stdout, and stderr to /dev/null */
        open("/dev/null", O_RDONLY);
        open("/dev/null", O_RDWR);    
        open("/dev/null", O_RDWR);
    }
    umask(0);
}

运行截图：

参考资料：

《UNIX网络编程 卷1：套接字联网API（第3版）》

linux系统编程之进程（八）：守护进程详解及创建，daemon()使用

Linux内核中的进程组及会话