如何创建守护进程

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作者 CCoder.net 浏览 15 发布时间 10/12/19 

8.2  创建守护进程
由于守护进程的特点，编写守护进程程序必须遵守一定的规则。本节将阐述这些规则的要点，并给出相关代码。
8.2.1  实现守护进程的步骤
在Linux系统中，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
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。为了使读者更好地理解这一步骤，下面介绍进程组、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，而其中成员就是进程。一个班级至少有一个成员。当一个班级的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是一个多用户的操作系统，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地发送到对应的进程，同时不会 影响使用其他终端的用户的进程？
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划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（常称其为控制进程）与一个终端相连。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。图8.3所示为会话、进程 组、进程与控制终端之间的关系。


图8.3  会话、进程组、进程与控制终端的关系
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、会话和进程组，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。setsid函数的信息如表8.1所示。

setsid函数将创建新的会话，并使得调用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惟一的进程组，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。由于在第一步中调用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;
      //将标准输入输出重定向到空设备
      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文件。出于安全性的考虑，往往不希望这些文件被别的用户查看。这时，可以使用umask函数修改文件权限，创建掩码的取值，以满足守护进程的要求。

//p8.1.c 守护进程的实现
 
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
 
/* daemon函数用于将调用函数的进程转化为守护进程 */
int
daemon (int nochdir, int noclose)
{
  pid_t pid;
  pid = fork ();
  /* 如果创建进程失败 */
  if (pid < 0)
    {
      perror ("fork");
      return -1;
    }
  /* 父进程退出运行 */
  if (pid != 0)
    exit (0);
  /* 成为会话领头进程 */
  pid = setsid();
  if (pid < -1)
    {
      perror ("setsid");
      return -1;
    }
  /* 将工作目录修改成根目录 */
  if (! nochdir)
    chdir ("/");
  /* 将标准输入输出重定向到空设备 */
  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;
}

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。
图8.1所示为使用ps命令查看Linux系统进程的情况。从图中可以看到守护进程的一些特点：所有的守护进程都是以超级用户启动的（UID为 0）；没有控制终端（TTY为？）；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）。
所有的守护进程的父进程都为init进程（PID为1的进程），如图8.2所示。可以使用pstree命令列出Linux系统中进程树的结构来进行验证。