linux 守護進(jìn)程編寫(xiě)

守護進(jìn)程(Daemon)是運行在后臺的一種特殊進(jìn)程。它獨立于控制終端并且周期性地執行某種任務(wù)或等待

處理某些發(fā)生的事件。守護進(jìn)程是一種很有用的進(jìn)程。

Linux的大多數服務(wù)器就是用守護進(jìn)程實(shí)現的。比如，Internet服務(wù)器inetd，Web服務(wù)器httpd等。

同時(shí)，守護進(jìn)程完成許多系統任務(wù)。比如，作業(yè)規劃進(jìn)程crond，打印進(jìn)程lpd等。

守護進(jìn)程的編程本身并不復雜，復雜的是各種版本的Unix的實(shí)現機制不盡相同，

造成不同 Unix環(huán)境下守護進(jìn)程的編程規則并不一致。

需要注意，照搬某些書(shū)上的規則(特別是BSD4.3和低版本的System V)到Linux會(huì )出現錯誤的。

下面結合一些前輩的文檔和自己的例子說(shuō)說(shuō)守護進(jìn)程的編程。

.基本概念

.進(jìn)程

.每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)父進(jìn)程

.當子進(jìn)程終止時(shí)，父進(jìn)程會(huì )得到通知并能取得子進(jìn)程的退出狀態(tài)。

.進(jìn)程組

.每個(gè)進(jìn)程也屬于一個(gè)進(jìn)程組

.每個(gè)進(jìn)程主都有一個(gè)進(jìn)程組號，該號等于該進(jìn)程組組長(cháng)的PID號

.一個(gè)進(jìn)程只能為它自己或子進(jìn)程設置進(jìn)程組ID號

.會(huì )話(huà)期

.對話(huà)期(session)是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程組的集合。

.setsid()函數可以建立一個(gè)對話(huà)期：

如果，調用setsid的進(jìn)程不是一個(gè)進(jìn)程組的組長(cháng)，此函數創(chuàng )建一個(gè)新的會(huì )話(huà)期。

(1)此進(jìn)程變成該對話(huà)期的首進(jìn)程

(2)此進(jìn)程變成一個(gè)新進(jìn)程組的組長(cháng)進(jìn)程。

(3)此進(jìn)程沒(méi)有控制終端，如果在調用setsid前，該進(jìn)程有控制終端，那么與該終端的聯(lián)系被解除。

如果該進(jìn)程是一個(gè)進(jìn)程組的組長(cháng)，此函數返回錯誤。

(4)為了保證這一點(diǎn)，我們先調用fork()然后exit()，此時(shí)只有子進(jìn)程在運行，

子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的進(jìn)程組ID，但是進(jìn)程PID卻是新分配的，所以不可能是新會(huì )話(huà)的進(jìn)程組的PID。

從而保證了這一點(diǎn)。

if((pid=fork())>0) //parent

exit(0);

else if(pid==0){ //th1 child

setsid(); //th1是成為會(huì )話(huà)期組長(cháng)

if(fork() ==0){ //th2不會(huì )是會(huì )話(huà)期組長(cháng)(變成孤兒進(jìn)程組)

...

}

}

一. 守護進(jìn)程及其特性

(1)守護進(jìn)程最重要的特性是后臺運行。在這一點(diǎn)上DOS下的常駐內存程序TSR與之相似。

(2)其次，守護進(jìn)程必須與其運行前的環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)。這些環(huán)境包括未關(guān)閉的文件描述符，控制終端，

會(huì )話(huà)和進(jìn)程組，工作目錄以及文件創(chuàng )建掩模等。這些環(huán)境通常是守護進(jìn)程從執行它的父進(jìn)程(特別是shell)

中繼承下來(lái)的。

(3)最后，守護進(jìn)程的啟動(dòng)方式有其特殊之處。它可以在Linux系統啟動(dòng)時(shí)從啟動(dòng)腳本/etc/rc.d中啟動(dòng)，

可以由作業(yè)規劃進(jìn)程crond啟動(dòng)，還可以由用戶(hù)終端(通常是 shell)執行。

總之，除開(kāi)這些特殊性以外，守護進(jìn)程與普通進(jìn)程基本上沒(méi)有什么區別。

因此，編寫(xiě)守護進(jìn)程實(shí)際上是把一個(gè)普通進(jìn)程按照上述的守護進(jìn)程的特性改造成為守護進(jìn)程。

二. 守護進(jìn)程的編程要點(diǎn) (來(lái)自UEAP)

前面講過(guò)，不同Unix環(huán)境下守護進(jìn)程的編程規則并不一致。所幸的是守護進(jìn)程的編程原則其實(shí)都一樣，

區別在于具體的實(shí)現細節不同。這個(gè)原則就是要滿(mǎn)足守護進(jìn)程的特性。

同時(shí)，Linux是基于Syetem V的SVR4并遵循Posix標準，實(shí)現起來(lái)與BSD4相比更方便。編程要點(diǎn)如下;

1. 在后臺運行。

為避免掛起控制終端將Daemon放入后臺執行。方法是在進(jìn)程中調用fork使父進(jìn)程終止，

讓Daemon在子進(jìn)程中后臺執行。

if(pid=fork())

exit(0); //是父進(jìn)程，結束父進(jìn)程，子進(jìn)程繼續

2. 脫離控制終端，登錄會(huì )話(huà)和進(jìn)程組

進(jìn)程屬于一個(gè)進(jìn)程組，進(jìn)程組號(GID)就是進(jìn)程組長(cháng)的進(jìn)程號(PID)。登錄會(huì )話(huà)可以包含多個(gè)進(jìn)程組。

這些進(jìn)程組共享一個(gè)控制終端。這個(gè)控制終端通常是創(chuàng )建進(jìn)程的登錄終端。

控制終端，登錄會(huì )話(huà)和進(jìn)程組通常是從父進(jìn)程繼承下來(lái)的。

我們的目的就是要擺脫它們，使之不受它們的影響。

方法是在第1點(diǎn)的基礎上，調用setsid()使進(jìn)程成為會(huì )話(huà)組長(cháng)：

setsid();

說(shuō)明：當進(jìn)程是會(huì )話(huà)組長(cháng)時(shí)setsid()調用失敗。但第一點(diǎn)已經(jīng)保證進(jìn)程不是會(huì )話(huà)組長(cháng)。

setsid()調用成功后，進(jìn)程成為新的會(huì )話(huà)組長(cháng)和新的進(jìn)程組長(cháng)，并與原來(lái)的登錄會(huì )話(huà)和進(jìn)程組脫離。

由于會(huì )話(huà)過(guò)程對控制終端的獨占性，進(jìn)程同時(shí)與控制終端脫離。

3. 禁止進(jìn)程重新打開(kāi)控制終端

現在，進(jìn)程已經(jīng)成為無(wú)終端的會(huì )話(huà)組長(cháng)。但它可以重新申請打開(kāi)一個(gè)控制終端。

可以通過(guò)使進(jìn)程不再成為會(huì )話(huà)組長(cháng)來(lái)禁止進(jìn)程重新打開(kāi)控制終端：

if(pid=fork())

exit(0); //結束第一子進(jìn)程，第二子進(jìn)程繼續(第二子進(jìn)程不再是會(huì )話(huà)組長(cháng))

4. 關(guān)閉打開(kāi)的文件描述符

進(jìn)程從創(chuàng )建它的父進(jìn)程那里繼承了打開(kāi)的文件描述符。如不關(guān)閉，將會(huì )浪費系統資源，

造成進(jìn)程所在的文件系統無(wú)法卸下以及引起無(wú)法預料的錯誤。按如下方法關(guān)閉它們：

for(i=0;i 關(guān)閉打開(kāi)的文件描述符close(i);>

5. 改變當前工作目錄

進(jìn)程活動(dòng)時(shí)，其工作目錄所在的文件系統不能卸下。一般需要將工作目錄改變到根目錄。

對于需要轉儲核心，寫(xiě)運行日志的進(jìn)程將工作目錄改變到特定目錄如 /tmpchdir(/)

6. 重設文件創(chuàng )建掩模

進(jìn)程從創(chuàng )建它的父進(jìn)程那里繼承了文件創(chuàng )建掩模。它可能修改守護進(jìn)程所創(chuàng )建的文件的存取位。

為防止這一點(diǎn)，將文件創(chuàng )建掩模清除：umask(0);

7. 處理SIGCHLD信號

處理SIGCHLD信號并不是必須的。

但對于某些進(jìn)程，特別是服務(wù)器進(jìn)程往往在請求到來(lái)時(shí)生成子進(jìn)程處理請求。

如果父進(jìn)程不等待子進(jìn)程結束，子進(jìn)程將成為僵尸進(jìn)程(zombie)從而占用系統資源。

如果父進(jìn)程等待子進(jìn)程結束，將增加父進(jìn)程的負擔，影響服務(wù)器進(jìn)程的并發(fā)性能。

在Linux下可以簡(jiǎn)單地將 SIGCHLD信號的操作設為SIG_IGN。

signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

這樣，內核在子進(jìn)程結束時(shí)不會(huì )產(chǎn)生僵尸進(jìn)程。