守护进程-编程实现

一、守护进程简介
   守护进程是linux后台服务进程，它独立于终端(shell)并且周期性的执行某个特定任务。守护进程必须从当前的运行环境中脱离出来，当前环境通常是从父进程继承下来的，包括文件描述符、控制终端(shell)、工作目录、文件权限掩码、进程组、会话。守护进程的启动方式有三种：1、/etc/rc.d随系统启动   2、crond定时任务启动  3、终端（shell）启动。
   实际上守护进程与其他进程一样，只是在编程时按照特定的步骤进行而已。

二、守护进程编写步骤
   1、后台运行
       首先创建子进程，父进程退出。此时程序给shell造成退出的假象，从而使子进程形式上脱离终端，用户可以在终端执行其他命令。程序的其他功能则在子进程中完成。
       BTW：Linux中当父进程先于子进程退出时，子进程会变成孤儿进程，被系统的init（进程号为1）进程收养，此时子进程的父进程是init。
       可以用如下代码实现：

if((pid = fork()) < 0) //1. fork , father process exit
{
    perror("error fork");
    exit(1);
}
else if(pid > 0) exit(0);
else {}

    2、创建新会话，脱离控制终端、进程组、会话
       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。
       此过程非常简单，调用 setsid()函数就可以完成。此处的setsid（）函数作用有以下几点：
        1、创建新会话并担任组长
        2、使进程脱离原会话的控制
        3、使进程脱离原进程组控制
        4、使进程脱离原控制终端控制
       由于在fork时，子进程继承了父进程的进程组、会话、控制终端，虽然父进程退出，但是这些信息没有改变，所以setsid使子进程完全独立出来，摆脱其他进程的控制。
   3、完全脱离控制终端
       此时进程成为会话组长，虽然是脱离了终端控制；但是还可以重新申请控制终端，所以需要进行限制，通过再创建子进程2使其不是会话组长，并且退出子进程1.

if((pid = fork()) < 0) //3
    {
        perror("error fork");
        exit(1);
    }
    else if(pid > 0) exit(0);
    else {}

    4、改变当前工作目录
      当前工作目录，如果有进程在活动的话，是无法卸载的。所以要改变工作目录，通常设置为根目录（/）。其他需要也可以改成其他目录。如日志（/tmp)
      chdir("/");
    5、修改文件权限掩码
      文件权限掩码是指屏蔽掉文件权限中的对应位。比如，有个文件权限掩码是050，它就屏蔽了文件组拥有者的可读与可执行权限。由于使用fork函数新建的子进程继承了父进程的文件权限掩码，这就给该子进程使用文件带来了诸多的麻烦。因此，把文件权限掩码设置为0，可以大大增强该守护进程的灵活性。设置文件权限掩码的函数是umask。在这里，通常的使用方法为umask(0)。
    6、关闭文件描述符
      子进程从父进程那里继承了文件描述符，但是子进程从不使用，这样就会造成资源浪费，而且文件系统无法卸载。所以应该关闭所有继承的文件描述符。

for(i = 0; i < getdtablesize(); i++) // 6
        close(i);

    7、信号处理
      1、一般结束守护进程通过kill命令，所以程序需要响应kill发出的SIGTERM信号，来正常退出。
      2、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、实例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>

void sigterm_handler(int arg);
volatile int _running = 1;

void init_daemon()
{
    pid_t pid;
    int i;

    if((pid = fork()) < 0) //1. fork , father process exit
    {
        perror("error fork");
        exit(1);
    }
    else if(pid > 0) exit(0);
    else {}

    setsid(); // 2
    if((pid = fork()) < 0) //3
    {
        perror("error fork");
        exit(1);
    }
    else if(pid > 0) exit(0);
    else {}

    chdir("/"); // 4
    umask(0); // 5

    for(i = 0; i < getdtablesize(); i++) // 6
        close(i);
}

int main(void)
{
    int i, fd, len;
    char *buf = "this is a Dameon\n";
    len = strlen(buf);

    init_daemon();
    signal(SIGTERM, sigterm_handler);
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);

    while( _running )
    {
        if((fd=open("/tmp/daemon.log",O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND,0600)) < 0)
        {
            perror("open");
            exit(1);
        }
        write(fd, buf, len);
        close(fd);
        sleep(1); // 1s
    }
}

void sigterm_handler(int arg)
{
    _running = 0;
}