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  • Linux守护进程

    一、简介

    linux或者unix操作系统中在系统引导的时候会开启很多服务,这些服务就叫做守护进程。 守护进程脱离了终端并且在后台运行: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。

    守护进程的编程本身并不复杂,复杂的是各种版本的Unix的实现机制不尽相同,造成不同Unix环境下守护进程的编程规则并不一致。这需要读者注意,照搬 某些书上的规则(特别是BSD4.3和低版本的System V)到Linux会出现错误的。下面将全面介绍Linux下守护进程的编程要点并给出详细实例。

     

    二、守护进程的特性

    1) 守护进程最重要的特性是后台运行。

    2) 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。

    3) 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。

    三、守护进程编程步骤

    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)在后台运行。

    为避免挂起控制终端将Daemon放入后台执行。方法是在进程中调用fork使父进程终止,让Daemon在子进程中后台执行。

    if(pid=fork())
        exit(0);//是父进程,结束父进程,子进程继续

    2) 脱离控制终端,登录会话和进程组

    Linux中的进程与控制终端,登录会话和进程组之间的关系:进程属于一个进程组,进程组号(GID)就是进程组长的进程号(PID)。登录会话可以包含多个进程组。这些进程组共享一个控制终端。这个控制终端通常是创建进程的登录终端。

    控制终端,登录会话和进程组通常是从父进程继承下来的。我们的目的就是要摆脱它们,使之不受它们的影响。方法是在第1点的基础上,调用setsid()使进程成为会话组长:

    setsid();

    说明: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。

    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:

    if(pid=fork())
        exit(0);//结束第一子进程,第二子进程继续(第二子进程不再是会话组长)
    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。按如下方法关闭它们:

    for(i=0; i< NOFILE; ++i) //关闭打开的文件描述符
         close(i);

    5)改变当前工作目录

    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("/");

    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);

    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。

    四、守护进程实例

    守护进程实例包括两部分:主程序test.c和初始化程序init.c。主程序每隔一分钟向/tmp目录中的日志test.log报告运行状态。初始化程序中的init_daemon函数负责生成守护进程。读者可以利用init_daemon函数生成自己的守护进程。

    //init.c
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <signal.h>
    #include <sys/param.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    
    void init_daemon(void)
    {
        int pid;
        int i;
    
        if(pid=fork())
            exit(0);//是父进程,结束父进程
        else if(pid< 0)
            exit(1);//fork失败,退出
    
        //是第一子进程,后台继续执行
        setsid();//第一子进程成为新的会话组长和进程组长
        //并与控制终端分离
        if(pid=fork())
            exit(0);//是第一子进程,结束第一子进程
        else if(pid< 0)
            exit(1);//fork失败,退出
    
        //是第二子进程,继续
        //第二子进程不再是会话组长
        for(i=0; i< NOFILE; ++i) //关闭打开的文件描述符
            close(i);
        chdir("/tmp");
        umask(0);//重设文件创建掩模
        return;
    }
    //test.c
    #include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    void init_daemon(void);//守护进程初始化函数
    
    main()
    {
        FILE *fp;
        time_t t;
    
        init_daemon();//初始化为Daemon
        while(1)//每隔一分钟向test.log报告运行状态
        {
            sleep(60);//睡眠一分钟
            if((fp=fopen("test.log","a")) >=0)
            {
                t=time(0);
                fprintf(fp,"I'm here at %s
    ",asctime(localtime(&t)));
                fclose(fp);
            }
        }
    }

    编译

    gcc –g –o test init.c test.c

    运行

    ./test

    查看

    ps -rf | grep test
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