在Linux下编写Daemon

在Linux（以Redhat Linux Enterprise Edition 5.3为例）下，有时需要编写Service。Service也是程序，一般随系统启动用户不干预就不退出的程序，可以称为Service。Linux下的Service一般称为Daemon。

以上是广义的Service的定义。Linux下的Service一般放在/etc/init.d文件夹下。浏览一下这个文件夹下的文件，可以发现在Linux下编写Service一般遵循的原则。

 

一 Linux下编写Service一般遵循的原则
1）真正运行的Service一般放在某个bin目录下（/bin，/usr/bin，etc）。
2）/etc/init.d文件夹下一般是shell脚本，用来控制bin目录下的Service。
3）/etc/init.d文件夹下的shell脚本一般接受至少两个参数，start和stop。还有其他常用的可选参数如status，reload，restart，等。
4）/etc/init.d文件夹下的shell脚本至少包括两行注释，一行告诉chkconfig此服务运行的runlevel，启动优先级，结束优先级。一行告诉chkconfig此服务的描述。
 

二 Linux的启动过程和RunLevel
要理解Linux的启动过程和RunLevel，可以先浏览一下/etc/inittab文件。在/etc/inittab中定义了下面7种RunLevel。每个Service可以设置自己在哪个RunLevel下运行。可以调用/sbin/init <runlevel>进入相应的RunLevel，比如运行/sbin/init 6就会导致系统重启。如果在某个RunLevel下某个服务不能启动，导致系统启动失败，可以进入没有配置此服务的RunLevel来禁用或修改此服务（有点类似Windows下的安全模式）。

#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)

/etc/inittab文件下还定义了缺省RunLevel。如下，代表缺省RunLevel是5。
id:5:initdefault:
 

在/etc文件夹下，执行ls -d rc*，会列出下面这些文件和目录：
rc  rc0.d  rc1.d  rc2.d  rc3.d  rc4.d  rc5.d  rc6.d  rc.d  rc.local  rc.sysinit
rc是一个脚本，在/etc/inittab中，会根据RunLevel执行rc <runlevel>。rc脚本会到相应的rcN.d中去执行下面的脚本。rc.local是最后调用的脚本，可以放一些用户自定义的任务在里面。

进入rcN.d文件夹下，会发现以S和K开头的脚本的链接，S和K后面还带2位数字。其中S代表Start，K代表Kill。S开头的脚本，在rc中调用的时候会带start参数；K开头的脚本，在rc中调用的时候会带stop参数。S和K后面带的2位数字代表Service的优先级，数字越大，越后执行。这些脚本的链接的目的地多半都在/etc/init.d文件夹下。

现在一切都清晰了。我们可以通过在相应的rcN.d文件夹下按既定的规范创建/etc/init.d下脚本的软链接的方式来控制系统启动和退出时服务的启动和结束。但是用手动的方式创建软链接来管理毕竟不方便，RedHatLinux提供了chkconfig来帮助创建这些软链接。只要放在/etc/init.d下的服务控制脚本符合前面提到的chkconfig的约定（注释chkconfig 和 description），就可以用chkconfig --add <service>  chkconfig --list <service> chkconfig --del <service>等命令来控制service的启动与否。
 

三 一个例子
1）下面是用c++语言写的一个Service，此Service在/tmp/random文件中，每隔5秒生成一个4位随机数字。通过g++ -o myrand myrand.cpp编译。然后把myrand放到/root/bin/文件夹下。

/* myrand.cpp
 * this program read 4 chars from /dev/random in each iteration,
 * and then adjust it to 0-9. Finally the 4 chars are written
 * to /tmp/random. This is only for testing /dev/random, and
 * at the same time serve as a example service.
 */
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
#include <unistd.h> 

int main()
{
    while (true)
    {
                    ifstream ifile("/dev/random");
                    char ch;
                    char str[5];
                    str[4]=0;
                    int i;
                    for(i=0;i<4;i++)
                    {
                                    ifile >> ch;
                                    if(ch<0) ch=-ch;
                                    ch = ch % 10;
                                    ch='0' + ch;
                                    str[i]=ch;
                    }


                    ofstream ofile("/tmp/random");
                    ofile << str << endl;
                    sleep(5);
    }
}

 

 

2) 下面是一个脚本，名字是myrandservice，放在/etc/init.d文件夹下：

#!/bin/sh
#
# chkconfig: 2345  80 50
# description: myrandservice is for testing how to write service in Linux 
#              
# processname: myrandservice
# 
# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions

ret=0

start() {
    # check fdb status
                echo "start myrandservice"
                daemon /root/bin/myrand &
                ret=$?
} 

stop() {
    echo "stop myrandservice"
                kill -9 $(ps -ef | grep myrand | grep -v grep | awk '{print $2}')
                ret=$?
} 

status() {
                local result
                echo "check status of myrandservice..."
                #lines=$( ps -ef | grep myrand | grep -v grep  |  )
                #echo $lines
                result=$( ps -ef | grep myrand | grep -v myrandservice | grep -v grep | wc -l )
                #echo $result
                if [ $result -gt 0 ] ; then
                                echo "my randservice is up"
                                ret=0
                else
                                echo "my randservice is down"
                                ret=1
                fi
                echo "check status of myrandservice...done."
} 

# See how we were called.
case "$1" in
  start)
        start
        ;;
  stop)
        stop
        ;;
  status)
        status 
        ;;
  *)
        echo $"Usage: $0 {start|stop|status}"
        exit 1
esac

exit $ret

 

3）使用/sbin/chkconfig --add myrandservice 来将次daemon设置为自动启动。 同时可以在rc3.d，rc4.d，rc5.d下面看到相应的脚本链接被自动地创建了。

 

4）例子的一些说明
例子中脚本的下面两行既是给chkconfig用的。其中2345代表此服务在RunLevel 2, 3, 4, 5下开启；80代表启动优先级；50代表结束优先级。如果RunLevel处不添值，用“-”代替，则代表此服务在任何runlevel下都不会自动启动，需要手动启动。可以通过service <service-name> start/stop/status等来控制或查询Service。

# chkconfig: 2345  80 50
# description: myrandservice is for testing how to write service in Linux  

脚本中的daemon函数存在于/etc/rc.d/init.d/functions中。daemon会重定向输出到/dev/null，也会设置是否生成coredump文件。通过daemon启动的程序，即使用户退出了命令行shell，也会保证Service会运行而不会退出。在/etc/rc.d/init.d/functions中还包括其他一些有用的函数，如killproc，status等，分别用来杀掉服务和查看服务状态。

 

四 deamon的另一种实现

不使用/etc/rc.d/init.d/functions中的daemon，则Daemon程序设计要遵从以下过程：

（1）       程序运行后调用fork，并让父进程退出。子进程获得一个新的进程ID，但继承了父进程的进程组ID。

（2）       调用setsid创建一个新的session，使自己成为新session和新进程组的leader，并使进程没有控制终端(tty)。

（3）       设置文件创建mask为0，避免创建文件时权限的影响。

（4）       关闭不需要的打开文件描述符。因为Daemon程序在后台执行，不需要于终端交互，通常就关闭STDIN、STDOUT和STDERR。其它根据实际情况处理。

（5）       Daemon无法输出信息，可以使用SYSLOG或自己的日志系统进行日志处理。（可选）

（6）       编写管理Daemon的SHELL脚本，使用service对Daemon进行管理和监控。（可选）