守护进程

Daemon 程序编写

编写Daemon程序有一些基本的规则，以避免不必要的麻烦。

1. 首先是程序运行后调用fork，并让父进程退出。子进程获得一个新的进程ID，但继承了父进程的进程组ID。
2. 调用setsid创建一个新的session，使自己成为新session和新进程组的leader，并使进程没有控制终端(tty)。
3. 改变当前工作目录至根目录，以免影响可加载文件系统。或者也可以改变到某些特定的目录。
4. 设置文件创建mask为0，避免创建文件时权限的影响。
5. 关闭不需要的打开文件描述符。因为Daemon程序行，不需要于终端交互，通常就关闭STDIN、STDOUT和SR。其它根据实际情况处理。另一个问题是Daemon程终端交互，也就无法使用printf方法输出信息了。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <syslog.h>
#include <signal.h>

// 此时init() 函数相当于执行了daemon(0，0)
int init(void)
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
        return (-1); // error
    else if (pid != 0)
        exit(0); /* parent process exit */
                 /* child process continues */
    setsid();    /* become session leader */
    chdir("/");  /* change working directory */
    umask(0);    /* clear file mode creation mask */
    close(0);    /* close stdin */
    close(1);    /* close stdout */
    close(2);    /* close stderr */
    return (0);
}

void sig_term(int signo)
{
    if (signo == SIGTERM)
    /* catched signal sent by kill(1) command */
    {
        syslog(LOG_INFO, "program terminated.");
        closelog();
        exit(0);
    }
}

int main(void)
{
    if (init() == -1)
    {
        printf("fork error/n");
        exit(0);
    }
    //这一部分自定义日志文件，可以忽略
    int fd = open("/var/tmp/mylog", O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0664);
    close(STDERR_FILENO);
    dup2(fd, STDERR_FILENO);
    close(fd);
    openlog("log test", LOG_PERROR, LOG_DAEMON);

    syslog(LOG_DEBUG, "program started.");
    signal(SIGTERM, sig_term); /* arrange to catch the signal */
    while (1)
    {
        sleep(1); /* put your main program here */
    }
    return (0);
}

让init进程成为新产生进程的父进程。

调用fork函数创建子进程后，使父进程立即退出。这样，产生的子进程将变成孤儿进程，并被init进程接管，同时，所产生的新进程将变为在后台运行。

调用setsid函数

通过调用setsid函数，使得新创建的进程脱离控制终端，同时创建新的进程组，并成为该进程组的首进程。为了使读者更好地理解这一步骤，下面介绍进程组、会话（session）的基本概念。

在Linux系统中，所有的进程都属于各自的进程组。进程组是一个或多个进程的集合。打个比方，可以认为某个班级是一个进程组，而其中成员就是进程。一个班级至少有一个成员。当一个班级的最后一个成员不存在的时候，这个班级也就不存在了，也就是进程组消亡了。

每个进程组都有类似于进程号的标识，称为进程组ID。进程组ID是由领头进程的进程号决定的，每个进程组都存在一个领头进程。进程组的存在与否与领头进程是否存在没有关系。

会话是一个或多个进程组的集合。与进程组类似，每个会话都存在一个领头进程。Linux是一个多用户的操作系统，在同一时刻系统中会存在属于不同用户的多个进程。如果用户在某个终端上发送了某个信号，例如，按下“Ctrl+C”发送SIGINT信号，如何确保信号被正确地发送到对应的进程，同时不会影响使用其他终端的用户的进程？

会话和进程组是Linux内核用于管理多用户情况下用户进程的方法。每个进程都属于一个进程组，而进程组又属于某个会话。当用户从终端登录系统（不管是终端还是伪终端），系统会创建一个新的会话。在该终端上启动的进程都会被系统划归到会话的进程组中。

会话中的进程通过该会话中的领头进程（常称其为控制进程）与一个终端相连。该终端是会话的控制终端。一个会话只能有一个控制终端，反之一样。如果会话存在一个控制终端，则它必然拥有一个前台进程组。属于该组的进程可以从控制终端获得输入。这时，其他的进程组都为后台进程组。图8.3所示为会话、进程组、进程与控制终端之间的关系。

由于守护进程没有控制终端，而使用fork函数创建的子进程继承了父进程的控制终端、会话和进程组，因此，必须创建新的会话，以脱离父进程的影响。Linux系统提供了setsid函数用于创建新的会话。setsid函数的信息如表8.1所示。

setsid函数将创建新的会话，并使得调用setsid函数的进程成为新会话的领头进程。调用setsid函数的进程是新创建会话中的惟一的进程组，进程组ID为调用进程的进程号。setsid函数产生这一结果还有个条件，即调用进程不为一个进程的领头进程。由于在第一步中调用fork的父进程退出，使得子进程不可能是进程组的领头进程。该会话的领头进程没有控制终端与其相连。至此，满足了守护进程没有控制终端的要求。

忽略信号

守护进程需要忽略某些特定的信号防止以外的退出。

signal(SIGTTOU,SIG_IGN);
signal(SIGTTIN,SIG_IGN);
signal(SIGTSTP,SIG_IGN);
signal(SIGHUP,SIG_IGN);

daemon 系统函数

Linux 提供系统函数 daemon，用来创建守护进程。daemon函数包含两个参数，并会对kill信号做出响应。daemon原型如下：

#include <unistd.h>
int daemon(int nochdir, int noclose);

1. daemon()函数主要用于希望脱离控制台，以守护进程形式在后台运行的程序。
2. 当nochdir为0时，daemon将更改进城的根目录为root(“/”)。
3. 当noclose为0是，daemon将进城的STDIN, STDOUT, STDERR都重定向到/dev/null。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    if (daemon(0, 0))
    {
        printf("daemon error
");
        return -1;
    }
    while (1)
    {
        sleep(3);
    }
    return 0;
}

编译执行：

从上图可以看到，daemon 只调用了一次 fork，然后在子进程调用了 setsid，chdir 函数，以及把 fd 0、1、2 重定向到 /dev/null

关于 fork 两次的问题

如上两次测试，无论是 daemon 还是自己写的程序都能实现后台运行。但是我的实现只有一次 fork。

• 第一次fork
  第一次fork的作用就是让shell认为这条命令已经终止，不用挂在终端输入上。再就是为了后面的setsid服务，因为调用setsid函数的进程不能是进程组组长，fork 之后可以成功调用 setsid，设置为会话组组长。所以到这里子进程便成为了一个新会话组的组长。
• 第二次fork
  第二次fork不是必须的。即使是 glibc 的库函数 daemon 也没有fork第二次。fork第二次主要目的是，防止进程再次打开一个控制终端。因为打开控制终端的前提条件是该进程必须是会话组长。再fork一次，子进程 PID != SID（SID是进程父进程的sid）。所以也无法打开新的控制终端。

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一个无关的记录进程管理程序

之前的文章都是纯语言的实现，不牵涉到具体应用环境。这里根据最近的所见、所想，对这篇文章进行一些修改。
这里只介绍一个可用方案：supervisor。具体安装可以用 apt或者 pip。下面摘录[http://supervisord.org/] 对supervisor的说明：

Supervisor is a client/server system that allows its users to monitor and control a number of processes on UNIX-like operating systems.

It shares some of the same goals of programs like launchd, daemontools, and runit. Unlike some of these programs, it is not meant to be run as a substitute for init as “process id 1”. Instead it is meant to be used to control processes related to a project or a customer, and is meant to start like any other program at boot time.

以及这个博客【https://www.liaoxuefeng.com/article/0013738926914703df5e93589a14c19807f0e285194fe84000】

supervisor 是一个优秀的进程管理工具，能够通过配置文件灵活的增加对目标进程的管理。包括启动，异常退出后自动重启，也能够定义重试的次数，记录log的信息。另外还提供 xmlrpc的交互功能，基于此的有一系列优秀的web管理工具的实现。能够在web页面上对进程的状态进行监视，并进行stop、start、restart的操作。
更多的功能期待你自己的发现。。。