多进程编程之守护进程Daemonize

1、守护进程

　　守护进程(daemon)是一类在后台运行的特殊进程，用于执行特定的系统任务。很多守护进程在系统引导的时候启动，并且一直运行直到系统关闭。另一些只在需要的时候才启动，完成任务后就自动结束。所有的守护进程都没有控制终端，其终端名设置为问号。

2、编程规则

　　1）首先调用umask函数将文件模式创建屏蔽字设置为一个已知值，通常是0；

　　umask函数为进程设置文件模式创建屏蔽字，并返回以前的值。umask也是shell命令，功能和umask函数一样。

#include <sys/stat.h>

mode_t umask(mode_t mask);

　　在进程创建一个新的文件或目录时，如调用open函数创建一个新文件，新文件的实际存取权限是mode与umask按照  mode&~umask运算以后的结果。umask函数用来修改进程的umask。

　　首先看一下umask命令的作用：

　　　　首先查看一下当前的umask为022，用vi创建一个umask_3.c，查看该文件的权限为644，修改umask为0，vi创建umask_4.c，查看该文件的权限为666。

　　　　 

　　umask函数的使用：

　　　　实现函数，首先修改当前进程umask为0.创建fan_test1文件，然后修改umask为006，创建文件fan_test2，输出结果如下图

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>

int main()
{
        umask(0);
        if (creat("fan_test1",S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH) < 0)
                printf("error creat
");
        umask(S_IROTH|S_IWOTH);
        if (creat("fan_test2",S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH) < 0)
                printf("error creat
");
        return 0;
}

　　　　

　　2）调用fork，然后是父进程exit。创建守护进程最关键的一步是调用setsid函数创建一个新的会话（会话是一个或多个进程组的集合），使守护进程成为新会话的首进程，并成为新进程组的组长，失去当前的控制终端，成为一个没有控制终端的进程。而调用函数setsid()之前，要保证当前进程不是进程组的组长，否则该函数返回-1；要保证当前进程不是进程组的组长，就要调用fork，父进程退出；fork创建的子进程和父进程在同一个进程组中，进程组的组长必然是该组的第一个进程，所以子进程不可能是该组的第一个进程，fork之后调用setsid就没有问题了；

　　3）调用setsid()函数创建一个新的会话：

    　　 (1) 该进程变成新会话首进程，会话首进程通常是创建该会话的进程，该进程是新会话中的唯一的进程。

     　　(2) 该进程成为一个新进程组的组长进程，新进程组ID就是调用进程的ID。

     　　(3) 该进程没有控制终端，如果在调用setsid之前该进程有一个控制终端，那么这种联系将被中断。

　　4）将当前的工作目录更改为根目录。如果守护进程所在的目录为一个挂载的文件系统，那么该文件系统就不能被卸载；另外如果守护进程所在的目录不是根目录，启动守护进程之后，当前工作目录所在的文件夹将不能删除；调用函数chdir("/");

 　　5)关闭打开的文件描述符；子进程有可能从父进程继承了一些打开的文件，这些文件可能守护进程将不再使用，但这些文件描述符依然消耗系统资源，也有可能导致相关的文件系统无法被卸载。

　　关闭文件描述符的方法：

方法1：
#include <sys/resource.h>
    
struct rlimit    rl;
    
 6 if(getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)
 7 {
  perror("getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl)");
  return -1;
10 }
11 if(rl.rlim_max == RLIM_INFINITY)
12 {
13   rl.rlim_max = 1024;
14 }
15 for(i = 0; i < rlim_max; i++)
{
  close(i);
}
方法2：
max_fd = sysconf(_SC_OPEN_MAX);
for(i = 0; i < max_fd; i++)
{
    close(i);
}

　　6）守护进程打开/dev/null使其具有文件描述符0、1和2，也就是将0、1、2的文件描述符都指向/dev/null；　

/*attach file descriptions 0,1 and  2 to /dev/null*/
fd0 = open("/dev/null", O_RDWR);
fd1 = dup(0);
fd2 = dup(0);

　　为什么会有这一步操作，守护进程已经脱离终端了，为什么还要将文件描述符0、1、2重定向到/dev/null呢，并且前面已经有了关闭所有文件描述符的操作，文件描述符已经关闭了，在此处为什么还要再打开，两者不是冲突了么？

　　7）再次调用fork，使父进程退出；第一次fork()后的子进程已经成为会话组的组长，有权利再调出一个终端，如果出现此情况，则未达到完全脱离终端的目的，此时再调用fork并退出父进程，使得此时的子进程成为完全的后台进程，独立于任何的终端，在第二次fork之前通常会忽略SIGHUP信号，这是因为会话首进程退出时会给该会话中的前台进程组（当打开控制终端后，就有一个前台进程组）的所有进程发送SIGHUP信号，而信号的默认处理函数通常是进程终止，因此需要对信号进程屏蔽处理；

实现一个守护进程：

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <signal.h>
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void daemonize(void)
{
    struct rlimit rl;
    pid_t pid;
    struct sigaction sa;
    int i;
    umask(0);
    if (getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0) {
        printf("error getrlimit
");
        exit(0);
    }
    if ((pid = fork()) < 0) {
        printf("error fork
");
        exit(0);
    } else if (pid != 0) {
        exit(0);
    }
    setsid();
    sa.sa_handler = SIG_IGN;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    if (sigaction(SIGHUP, &sa, NULL) < 0) {
        printf("error sigaction
");
        exit(0);
    }
    if (chdir("/") < 0) {
        printf("error chdir
");
        exit(0);
    }
    if (rl.rlim_max == RLIM_INFINITY)
        rl.rlim_max = 1024;
    for (i = 0; i < rl.rlim_max; i++)
        close(i);

    if ((pid = fork()) < 0) {
         printf("error fork
");
         exit(0);
     } else if (pid != 0) {
          exit(0);
     }
    
}

int main()
{
    daemonize();
    while(1) {
        printf("111111111111111
");
        sleep(2);
    }
    
}