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Linux下学习守护进程的笔记

分类： C/C++

2017-03-09 13:22:13

守护进程


  最近正好在学守护进程,简单的做下笔记, 下面是来自百度文科以及网络的资料,对守护进程的概念以及实现步骤作一个了解:

  在或者unix中在系统的引导的时候会开启很多服务,这些服务就叫做守护进程.为了增加灵活性,root可以选择系统开启的模式,这些模式叫做运行级别,每一种运行级别以一定的方式配置系统.守护进程是脱离于终端并且在后台运行的进程.守护进程脱离于终端是为了避免进程在执行过程中的信息在任何终端上显示并且进程也不会被任何终端所产生的终端信息所打断.

守护进程简介
  守护进程,也就是通常说的Daemon进程,是Linux中的后台服务进程.它是一个生存期较长的进程,通常独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件.守护进程常常在系统引导装入时启动.在系统关闭时终止.Linux系统有很多守护进程,大多数服务都是通过守护进程实现的,同时,守护进程还能完成许多系统任务,例如作业规划进程crond,打印进程lqd等（这里的结尾字母d就是Daemon的意思）.
   由于在Linux中,每一个系统与用户进行交流的界面称为终端,每一个从此终端开始运行的进程都会依附于这个终端,这个终端就称为这些进程的控制终端,当控制终端被关闭时,相应的进程都会自动关闭.但是守护进程却能够突破这种限制,它从被执行开始运转,直到整个系统关闭时才退出.如果想让某个进程不因为用户或终端或其他地变化而受到影响,那么就必须把这个进程变成一个守护进程.

 

一.守护进程及其特性 
  守护进程最重要的特性是后台运行.在这一点上DOS下的常驻内存程序TSR与之相似.其次,守护进程必须与其运行前的环境隔离开来.这些环 境包括未关闭的文件描述符,控制终端,会话和进程组,工作目录以及文件创建掩模等.这些环境通常是守护进程从执行它的父进程（特别是shell）中继承下来的.最后,守护进程的启动方式有其特殊之处.它可以在Linux系统启动时从启动脚本/etc/rc*.d中启动,可以由作业规划进程crond启动,还可以由用户终端（通常是 shell）执行. 总之除了这些特殊性以外,守护进程与普通进程基本上没有什么区别.因此编写守护进程实际上是把一个普通进程按照上述的守护进程的特性改造成为守护进程.如果对进程有比较深入的认识就更容易理解和编程了.

 

二.守护进程的编程要点 
  前面讲过,不同Unix环境下守护进程的编程规则并不一致.所幸的是守护进程的编程原则其实都一样,区别在于具体的实现细节不同.这个原则就是要满足守护进程的特性.同时Linux是基于Syetem V的SVR4并遵循Posix标准,实现起来与BSD4相比更方便.编程要点如下:

  1. 创建守护进程(创建子进程,父进程退出)
  这是编写守护进程的第一步.由于守护进程是脱离控制终端的,因此完成第一步后就会在Shell终端里造成一程序已经运行完毕的假象.之后的所有工作都在子进程中完成,而用户在Shell终端里则可以执行其他命令,从而在形式上做到了与控制终端的脱离.在Linux中父进程先于子进程退出会造成子进程成为孤儿进程,而每当系统发现一个孤儿进程时,就会自动由1号进程(init)收养它.这样原先的子进程就会变成init进程的子进程.

  2.脱离控制终端,在子进程中创建新会话和进程组
   setsid()说明：当进程是会话组长时setsid()调用失败。但第一点已经保证进程不是会话组长。setsid()调用成功后，进程成为新的会话组长和新的进程组长，并与原来的登录会话和进程组脱离。由于会话过程对控制终端的独占性，进程同时与控制终端脱离。
   这个步骤是创建守护进程中最重要的一步,虽然它的实现非常简单,但它的意义却非常重大.在这里使用的是系统函数setsid,在具体介绍setsid之前,首先要了解两个概念:进程组和会话期
   进程组:是一个或多个进程的集合.进程组有进程组ID来唯一标识.除了进程号（PID）之外,进程组ID也是一个进程的必备属性.每个进程组都有一个组长进程,其组长进程的进程号等于进程组ID.且该进程组ID不会因组长进程的退出而受到影响.
   会话周期：会话期是一个或多个进程组的集合.通常,一个会话开始于用户登录,终止于用户退出,在此期间该用户运行的所有进程都属于这个会话期
   接下来就可以具体介绍setsid的相关内容:
   setsid函数作用:
   setsid函数用于创建一个新的会话，并担任该会话组的组长。调用setsid有下面的3个作用:
    让进程摆脱原会话的控制 　　
    让进程摆脱原进程组的控制 　　
    让进程摆脱原控制终端的控制 
    那么,在创建守护进程时为什么要调用setsid函数呢?由于创建守护进程的第一步调用了fork函数来创建子进程,再将父进程  退出.由于在调用了fork函数时,子进程全盘拷贝了父进程的会话期,进程组,控制终端等,虽然父进程退出了,但会话期、进程  组、控制终端等并没有改变,因此这还不是真正意义上的独立开来,而setsid函数能够使进程完全独立出来,从而摆脱其他进程的控制.

   3.禁止进程重新打开控制终端 
     现在进程已经成为无终端的会话组长.但它可以重新申请打开一个控制终端.可以通过使进程不再成为会话组长来禁止进程重新打开控制终端
 
   4.关闭打开的文件描述符 
     进程从创建它的父进程那里继承了打开的文件描述符.如不关闭,将会浪费系统资源,造成进程所在的文件系统无法卸下以及引起无法预料的错误。
    
   5.改变当前工作目录
      这一步也是必要的步骤。使用fork创建的子进程继承了父进程的当前工作目录。由于在进程运行中，当前目录所在的文件系统（如“/mnt/usb”）是不能卸载的，这对以后的使用会造成诸多的麻烦（比如系统由于某种原因要进入单用户模式）. 因此,通常的做法是让"/"作为守护进程的当前工作目录，这样就可以避免上述的问题，当然，如有特殊需要，也可以把当前工作目录换成其他的路径，如/tmp。改变工作目录的常见函数式chdir。进程活动时,其工作目录所在的文件系统不能卸下。一般需要将工作目录改变到根目录。对于需要转储核心，写运行日志 的进程将工作目录改变到特定目录如 /tmp. chdir("/tmp")

   6.重设文件创建掩模 
       进程从创建它的父进程那里继承了文件创建掩模。它可能修改守护进程所创建的文件的存取位。为防止这一点，将文件创建掩模清除：umask(0);

       注:umask 命令允许你设定文件创建时的缺省模式,对应每一类用户(文件属主、同组用户、其他用户)存在一个相应的umask值中的数字.对于文件来说,这一数字的最大值分别是6.这里设置umask(0)时,则该文件的属性为666(rw-rw-rw-),系统不允许你在创建一个文本文件时就赋予它执行权限,必须在创建后用chmod命令增加这一权限.目录则允许设置执行权限,用chmod命令增加执行权限后,这样针对目录来说,umask中各个数字最大可以到7.       

 

   7.处理SIGCHLD信号 
     处理SIGCHLD信号并不是必须的.但对于某些进程,特别是服务器进程往往在请求到来时生成子进程处理请求.如果父进程 不等待子进程结束,子进程将成为僵尸进程(zombie)从而占用系统资源.如果父进程等待子进程结束,将增加父进程的负担,影响服务器进程的并发性能。在Linux下 可以简单地将 SIGCHLD信号的操作设为SIG_IGN。
  signal(SIGCHLD,SIG_IGN); 这样内核在子进程结束时不会产生僵尸进程.这一点与BSD4不同,BSD4下必须显式等待子进程结束才能释放僵尸进程。

三.守护进程实例
   下面为本人的例程,在自己的虚拟机上(RedHat Enterprise Linux 5)已经测试成功.
   守护进程实例包括两部分:主程序test.c和初始化程序daemon.c,主程序每隔一分钟向/tmp目录中的日志testd.log报告运行状态.当收到用户发出的SIGUSR1信号后产生退出日志并终止程序.初始化程序中的InitDaemon函数负责生成守护进程.读者可以利用

InitDaemon函数生成自己的守护程序.

//daemon.c

[cpp] view plain copy
  1. /*************************************************************       
  2.     FileName : daemon.c   
  3.     FileFunc : 负责生成守护进程      
  4.     Version  : V0.1       
  5.     Author   : Sunrier       
  6.     Date     : 2012-05-07   
  7.     Descp    : Linux下守护进程        
  8. *************************************************************/    
  9. #include   
  10. #include   
  11. #include   
  12. #include   
  13. #include   
  14. #include   
  15.   
  16. void InitDaemon( void )  
  17. {  
  18.  int i;  
  19.  pid_t pid;  
  20.    
  21.  //第一步  
  22.  if( pid=fork() )   
  23.  {  
  24.   exit(0);//是父进程,结束父进程  
  25.  }   
  26.  else  
  27.  {  
  28.   if( pid<0 )   
  29.    exit(1);//fork失败,退出  
  30.  }    
  31.    
  32.  //第二步  
  33.  setsid();//是第一个子进程,后台继续运行  
  34.  //第一个子进程成为新的会话组长和进程组长,并与控制终端分离  
  35.    
  36.  //防止子进程结束时产生僵尸进程  
  37.  signal(SIGPIPE,SIG_IGN);  
  38.  signal(SIGHUP,SIG_IGN);  
  39.  signal(SIGTERM,SIG_IGN);  
  40.  signal(SIGINT,SIG_IGN);  
  41.  signal(SIGCHLD,SIG_IGN);  
  42.    
  43.  //第三步  
  44.  if( pid=fork() )//禁止进程重新打开控制终端   
  45.  {  
  46.   exit(0);//是第一个子进程,结束第一个子进程  
  47.  }   
  48.  else  
  49.  {  
  50.   if( pid<0 )   
  51.    exit(1);//fork失败,退出  
  52.  }    
  53.    
  54.  //第四步  
  55.  for(i=0; i
  56.  {  
  57.   close(i);//关闭从父进程那里继承的一些已经打开的文件  
  58.  }  
  59.    
  60.  //第五步  
  61.  chdir("/tmp");//改变工作目录到/tmp  
  62.    
  63.  //第六步  
  64.  umask(0);//重设文件权限掩码    
  65. }     


 

 

 

//test.c

[cpp] view plain copy
  1. /*************************************************************       
  2.     FileName : test.c   
  3.     FileFunc : 测试生成的守护进程      
  4.     Version  : V0.1       
  5.     Author   : Sunrier       
  6.     Date     : 2012-05-07   
  7.     Descp    : Linux下守护进程测试        
  8. *************************************************************/    
  9. #include   
  10. #include   
  11. #include   
  12. #include   
  13.   
  14. void InitDaemon( void );  
  15. void Signal_Exit(int signal);  
  16.   
  17. void Signal_Exit(int signal)//退出  
  18. {  
  19.  FILE *fp;  
  20.  time_t t;  
  21.    
  22.  if( (fp=fopen("testd.log","a"))>=0 )  
  23.  {  
  24.   t = time(0);  
  25.   fprintf(fp,"Time is %s of Siganl_Exit !\n",asctime(localtime(&t)));  
  26.   fclose(fp);  
  27.   exit(0);  
  28.  }  
  29.  else  
  30.  {  
  31.   exit(1);  
  32.  }  
  33. }  
  34.   
  35. int main(int argc,char **argv)  
  36. {  
  37.  FILE *fp;  
  38.  time_t t;  
  39.    
  40.  InitDaemon();  
  41.  signal(SIGUSR1,Signal_Exit);//处理SIGUSR1信号,定义此信号为退出信号  
  42.    
  43.  while(1)  
  44.  {  
  45.   sleep(60);  
  46.   if( (fp=fopen("testd.log","a"))!=NULL )//建议使用a+参数  
  47.   {  
  48.    t = time(0);  
  49.    fprintf(fp,"Time is %s of main !\n",asctime(localtime(&t)));  
  50.    fclose(fp);  
  51.   }  
  52.   else  
  53.   {  
  54.    exit(1);  
  55.   }  
  56.  }  
  57.    
  58.  return 0;  
  59. }  

 

注：

a ：以附加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾，即文件原先的内容会被保留（EOF符保留） 。
a+ ：以附加方式打开可读写的文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留（原来的EOF符不保留）。
 

 

 

编译链接文件:
[root@localhost Sunrier]#gcc -o test test.c daemon.c
[root@localhost Sunrier]#

运行守护程序:
[root@localhost Sunrier]#./test
[root@localhost Sunrier]#

查看进程:ps -ef 
[root@localhost Sunrier]#ps -ef
.
.
.
root      5585     1  0 11:02 ?        00:00:00 ./test
[root@localhost Sunrier]#

ps -A 显示所有程序。
ps -e 此参数的效果和指定"A"参数相同。 
ps f 用ASCII字符显示树状结构，表达程序间的相互关系。

 

终止程序: kill -s SIGUSR1 PID
[root@localhost Sunrier]#kill -s SIGUSR1 5585
[root@localhost Sunrier]#

 

kill -9 PID

强行中止一个进程标识号为PID的进程

 


    如果想要此程序在系统启动时自动运行,你可以在/etc/rc.d/rc.local里面用su命令加上一行,  比如: su - root -c   '/home/Sunrier/bin/test' 这个命令将以root用户身份运行/home/Sunrier/bin/test程序

路径为你的守护进程程序所在的路径,这里为绝对路径
-, -l, --login 登录并改变到所切换的用户环境
-c, --commmand=COMMAND 执行一个命令,然后退出所切换到的用户环境

上面su - root -c "/home/Sunrier/bin/test"也一样,注意-和root 之间有一个空格


附上中断信号
Signals: 
Signal                   Description 
SIGABRT             由调用abort函数产生，进程非正常退出 
SIGALRM             用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时 
SIGBUS               某种特定的硬件异常，通常由内存访问引起 
SIGCANCEL       由Solaris Thread Library内部使用，通常不会使用 
SIGCHLD            进程Terminate或Stop的时候，SIGCHLD会发送给它的父进程。缺省情况下该Signal会被忽略 
SIGCONT            当被stop的进程恢复运行的时候，自动发送 
SIGEMT               和实现相关的硬件异常 
SIGFPE               数学相关的异常，如被0除，浮点溢出，等等 
SIGFREEZE       Solaris专用，Hiberate或者Suspended时候发送 
SIGHUP              发送给具有Terminal的Controlling Process，当terminal被disconnect时候发送 
SIGILL                非法指令异常 
SIGINFO            BSD signal。由Status Key产生，通常是CTRL+T。发送给所有Foreground Group的进程 
SIGINT               由Interrupt Key产生，通常是CTRL+C或者DELETE。发送给所有ForeGround Group的进程 
SIGIO                 异步IO事件 
SIGIOT               实现相关的硬件异常，一般对应SIGABRT 
SIGKILL            无法处理和忽略。中止某个进程 
SIGLWP           由Solaris Thread Libray内部使用 
SIGPIPE           在reader中止之后写Pipe的时候发送 
SIGPOLL          当某个事件发送给Pollable Device的时候发送 
SIGPROF          Setitimer指定的Profiling Interval Timer所产生 
SIGPWR           和系统相关。和UPS相关。 
SIGQUIT           输入Quit Key的时候（CTRL+\）发送给所有Foreground Group的进程 
SIGSEGV          非法内存访问 
SIGSTKFLT       Linux专用，数学协处理器的栈异常 
SIGSTOP          中止进程。无法处理和忽略。 
SIGSYS             非法系统调用 
SIGTERM          请求中止进程，kill命令缺省发送 
SIGTHAW          Solaris专用，从Suspend恢复时候发送 
SIGTRAP           实现相关的硬件异常。一般是调试异常 
SIGTSTP           Suspend Key，一般是Ctrl+Z。发送给所有Foreground Group的进程 
SIGTTIN            当Background Group的进程尝试读取Terminal的时候发送 
SIGTTOU          当Background Group的进程尝试写Terminal的时候发送 
SIGURG           当out-of-band data接收的时候可能发送 
SIGUSR1          用户自定义signal 1 
SIGUSR2          用户自定义signal 2 
SIGVTALRM     setitimer函数设置的Virtual Interval Timer超时的时候 
SIGWAITING    Solaris Thread Library内部实现专用 
SIGWINCH       当Terminal的窗口大小改变的时候，发送给Foreground Group的所有进程 
SIGXCPU          当CPU时间限制超时的时候 
SIGXFSZ           进程超过文件大小限制 
SIGXRES          Solaris专用，进程超过资源限制的时候发送

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