守护进程

 

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一，简介：

守护进程，也称为精灵进程，是一种运行在后台的特殊进程，它不存在控制终端，并周期性地执行某项任务或等待处理某项任务。Linux系统启动时往往需要启动很多的系统服务程序，例如著名的apache、telnet、ftp等服务程序，这些系统服务程序往往是运行在后台的。人们将这些服务程序称为守护进程（daemon）。由于守护进程运行在后台中，不可能向终端输出相关的运行信息，因此，日记系统是守护进程用于记录信息的重要手段。

 

二，守护进程的特点：

（1）：所有的守护进程都是以超级用户启动的（UID为0）。

（2）：没有控制终端（TTY为？）。

（3）：终端进程组ID为-1（TPGID表示终端进程组ID，该值表示与控制终端相关的前台进程组，如果未和任何终端相关，其值为-1）。

（4）：所有的守护进程的父进程都为init进程（PID为1的进程），可以使用pstree命令列出Linux系统中进程树的接过来进程验证。

 

三，进程组和会话（session）的基本概念：

在Linux系统中，所有的进程都属于各自的进程组。进程组是一个或多个进程的集合。打个比方，可以认为某个班级是一个进程组，而其中的成员就是进程。一个班级至少有一个成员。当一个班级最后一个成员不存在的时候，这个班级也就不存在了，也就是说进程组消亡了。每个进程组都有类似于进程号的标识，称为进程组ID。进程组ID是由领头进程的进程号决定的，每个进程组都存在一个领头进程。进程组的存在与否与领头进程是否存在没有关系。

 

会话是一个或多个进程组的集合。与进程组类似，每个会话都存在一个领头进程。Linux是一个多用户操作系统，在同一时刻系统中会存在属于不同用户的多个进程。如果用户在某个终端上发送了某个信号，例如，按下“Ctrl+C“发送SIGINT信号，如何确保信号被正确的发送到对应的进程，同时不影响使用其他终端的用户的进程呢？

 

会话和进程组是Linux内核用于管理多用户情况下用户进程的方法。每个进程都属于一个进程组，而进程组又属于某个会话。当用户从终端登录系统（不管是终端还是伪终端），系统会创建一个新的会话。在该终端上启动的进程都会被系统化归到会话的进程组中。

 

会话中的进程通过该会话中的领头进程（通常称其为控制进程）于一个终端相连。该终端是会话的控制终端。一个会话只能有一个控制终端，反之一样。如果会话存在一个控制终端，则它必然拥有一个前台进程组。属于该组的进程可以从控制终端获得输入。这时，其他的进程组都为后台进程组。会话、进程组、进程与控制终端之间的关系如下：

四，实现守护进程的步骤：

在Linux中，要编程实现一个守护进程必须遵守如下的步骤：

（1）：让init进程成为新产生进程的父进程

 

调用fork函数创建子进程后，使父进程立即退出。这样，产生的子进程将变成孤儿进程，并被init进程接管，同时，所产生的新进程将变为在后台运行。

 

（2）：调用setsid函数

由于守护进程没有控制终端，而使用fork函数创建的子进程继承了父进程的控制终端、会话、进程组，因此，必须创建新的会话，以脱离父进程的影响。Linux系统提供了setsid函数用于创建新的会话。通过调用setsid函数，使得新创建的进程脱离控制终端，同时创建新的进程组，并成为该进程组的首进程。

setsid函数的信息如下表所示：

 

头文件

#include <unistd.h>

函数原型

pid_t setsid(void);

返回值

成功

失败

是否设置errno

调用进程的会话ID

-1

是

说明：setsid函数将创建新的会话，并使的调用setsid函数的进程成为新会话的领头进程。调用setsid函数的进程是新创建会话中的唯一的进程组，进程组ID为调用进程的进程号。setsid函数产生这一个结果还有个条件，即调用进程不为一个进程的领头进程。由于第一步中调用fork的父进程退出，使得子进程不可能是进程组的领头进程。该会话的领头进程没有控制终端与其相连。至此，满足了守护进程没有控制终端的要求。

 

（3）：更改当前工作目录：

使用fork函数产生的子进程将继承父进程的当前工作目录。当进程没有结束时，其工作目录是不能被卸载的。为了防止这种问题发生，守护进程一般会将其工作目录更改到根目录下（/目录）。更改工作目录使用的函数是chdir。、

 

（4）：关闭文件描述符，并重定向标准输入、输出和错误输出：

新产生的进程从父进程继承了某些打开的文件描述符，如果不使用这些文件描述符，则需要关闭它们。守护进程是运行在系统后台的，不应该在终端有任何的输出信息。可以使用dup函数将标准输入、输出和错误输出重定向到/dev/null设备上（/dev/null是一个空设备，向其写入数据不会有任何输出）。

下面给出具体的代码：

…int fd;fd = open("/dev/null", O_RDWR, 0);if ( fd != -1 ){        dup2(fd, STDIN_FILENO);        dup2(fd, STDOUT_FILENO);        dup2(fd, STDERR_FILENO);        if ( fd > 2 )        {                close(fd);        }}…

 

5）：设置守护进程的文件权限创建掩码：

很多情况下，守护进程会创建一些临时的文件。出于安全性考虑，往往不希望这些文件被别的用户查看。这时，可以使用umask函数修改文件的权限，创建掩码的取值，以满足守护进程的要求。

 

守护进程的具体实现：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>int daemon(int nochdir, int noclose){        pid_t pid;        pid = fork();        if ( pid < 0 )        {                perror("fork");                return (-1);        }        if ( pid != 0 )        {                exit(0);        }pid = setsid();        if ( pid < -1 )        {                perror("setsid");                return (-1);        }        if ( !nochdir )        {                chdir("/");        }        if ( !noclose )        {                int fd;                fd = open("/dev/null", O_RDWR, 0);                if ( fd != -1 )                {dup2(fd, STDIN_FILENO);                        dup2(fd, STDOUT_FILENO);                        dup2(fd, STDERR_FILENO);                        if ( fd > 2 )                        {                                close(fd);                        }                }        }        umask(0027);        return (0);}int main(void){        daemon(0, 0);sleep(1000);        return (0);}运行结果：[root@localhost test]# ./daemon [root@localhost test]#ps –axj1  5515  5515  5515 ?           -1 Ss       0   0:00 ./daemon

 

说明：在程序中，调用daemon函数让进程转换成守护进程后，使用了sleep函数。这只是为了说明如何编写守护进程。在实际中，处于这一位置的代码往往是一个无限的while循环。这样，守护进程直到系统关闭时才会终止。下面给出相关的伪代码：

int main(void){        daemon(0, 0);        while ( 1 )        {                do something        }        return (0);}...