如何編寫一個守護進程daemon

標籤：linux核心

大體步驟如下

1.   調用fork（）函數建立子進程後，讓父進程立即exit（），這樣產生的子進程變成孤兒進程，由init進程接管。

2.   調用setsid（）函數，使得新建立的進程脫離控制終端，同時建立新的進程組，並成為該進程組的首進程。在linux系統中，所有的進程都屬於各自的進程組，進程組是一個或多個進程的集合，一個進程組中至少有一個進程成員，否則就消亡了。每個進程組都有一個進程組ID,是由領頭進程的進程號決定的，會話則是一個或多個進程組的集合，每個會話都有一個領頭進程，會話和進程組是linux核心用於管理多使用者情況下使用者進程的方法，每個進程都屬於一個進程組，而進程組又屬於某個會話，當使用者從終端登入系統時，系統會建立一個新的會話，在該終端上啟動的進程都會被系統劃歸到會話的進程組中。會話中的進程通過該會話中的領頭進程與一個終端相連，該終端是會話的控制終端，一個會話只能有一個控制終端，如果會話存在一個控制終端時，則它必然擁有一個前台進程組，屬於該組的進程可以從從控制終端獲得輸入。由於守護進程沒有控制終端，而使用fork()函數建立的子進程會繼承父進程的控制終端，會話和進程組，因此，必須用setsid()建立新的會話，以脫離父進程的影響。Setsid函數將建立新的會話，並使得調用setsid函數的進程成為新會話的領頭進程。調用setsid函數的進程是新建立會話中的唯一的進程組，進程組ID為調用進程的進程號。Setsid函數產生這一結果還有個條件，即調用進程不為一個進程的領頭進程。由於在第一步調用fork的父進程退出，使得子進程不可能是進程組的領頭進程。該會話的領頭進程沒有控制終端與其相連，至此，滿足了守護進程沒有控制終端的要求。

3.   更改當前工作目錄

使用fork()函數建立的子進程會繼承父進程的當前工作目錄,當進程工作沒有結束時,其工作目錄是不能被卸載的.為了防止此問題,守護進程一般要chdir()了數將其工作目錄更改到別的目錄下(一般為/根目錄,因為根目錄是永遠不會被卸載的,除非關機).

4.   關閉檔案描述符，並重新導向標準輸入，輸出和錯誤

子進程會繼承父進程某些開啟了的檔案描述符,如果不使用這些檔案描述符,則需要關閉它們.守護進程是運行在系統背景,不應該在終端有任何的輸出資訊,可以使用dup()函數將其重新導向到/dev/null空裝置上.

5.   設定守護進程的檔案許可權建立掩碼

守護進程會建立一些臨時檔案,出於性的考慮,往往不希望這些檔案被別的使用者查看,這時可以用umask()函數修改檔案許可權,建立掩碼的取值.

上面說的是建立守護進程的大體步驟，解釋其中的兩點：

1、setsid的作用

一、讓進程擺脫原會話的控制

二. 讓進程擺脫原進程組的控制三. 讓進程擺脫原控制終端的控制
setsid()就是將進程和它當前的對話過程和進程組分離開，並且把它設定成一個新的對話過程的領頭進程。也就是說讓調用setsid（）函數的這個進程脫離原有的進程組，自立門戶。同時需要注意一點就是，調用這個函數的進程不能是一個進程組的進程組長，不然進程組長自立門戶一戶，這個進程組的其他進程也就會消亡（這個和平時自己建立父子進程，然後父子進程各自做各自的事情還不太一樣）。這也就解釋了上面紅色字型的那句話。在子進程中調用setsid，不管這個時候父進程退出與否，子進程都不會是它當前所在進程組的進程組長。所以調用這個函數的是子進程，下面這個例子就是在父進程中調用setsid的副作用，會使父進程所在的進程組的其他子進程銷毀
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
        ...
        int result = execl(path, "adb", "fork-server", "server", NULL);
} else {
        // run a program in a new session
        setsid();//之前parent和child運行在同一個session裡，而且parent是session頭，
        //所以作為session頭的parent如果exit結束執行的話，那麼會話session組中的所有進程將都被殺死；
        //所以執行setsid()之後，parent將重新獲得一個新的會話session組id，child將仍持有原有的會話session組，
        //這時parent退出之後，將不會影響到child了。
}
      會話session是一個或多個進程組的集合。進程調用setsid函數建立一個新會話。如果調用此函數的進程不是一個進程組的組長，則此函數就會建立一個新會話，該進程變成會話的首進程，然後該進程成為一個新進程組的組長進程，該進程沒有控制終端。因為會話首進程是具有唯一進程ID的單個進程，所以可以將會話首進程的進程ID視為會話Id。
2、其實建立daemon進程是調用fork()兩次的。
一、如果開啟daemon進程的父進程本身可能不單單是為了建立daemon,假如父進程在某個地方一直阻塞，這時守護進程一直在運行，父進程卻沒有正常退出。如果守護進程因為正常或非正常原因退出了，就會變成ZOMBIE進程。

如果fork兩次呢？父進程先fork出一個兒子進程，兒子進程再fork出孫子進程做為守護進程，然後兒子進程立刻退出，守護進程被init進程接管，這樣無論父進程做什麼事，無論怎麼被阻塞，都與守護進程無關了。所以，fork兩次的守護進程很安全，避免了殭屍進程出現的可能性。

二、第一個子進程調用setsid()函數，調用以後第一個子進程才成為了新的進程組的進程組長（注意，調用setsid()函數的第一個子進程在調用這個函數之前不是進程組的進程組長）第一子進程成為新的交談群組長和進程組長，進程組長有權利申請開啟一個控制終端，第二次fork的意義就在此，關閉掉第一子進程，使第二子進程成為守護進程，並且因為沒有進程組長，  所以守護進程不會被關閉。
下面是個程式碼範例：

    #include <stdio.h>    #include <stdlib.h>    #include <sys/types.h>    #include <sys/stat.h>    #include <time.h>    #include <syslog.h>    #include <signal.h>    #include <sys/param.h>    #include <fcntl.h>    int init_daemon(void)    {        int pid;        int i;        int fd;        /*忽略終端I/O訊號，STOP訊號*/        signal (SIGTTOU, SIG_IGN);        signal (SIGTTIN, SIG_IGN);        signal (SIGTSTP, SIG_IGN);        signal (SIGHUP, SIG_IGN);        printf(“ppid = %d\n”,getppid());        pid = fork();        fd = open(“/dev/tty”,O_RDONLY);        printf(“!fd = %d\n”,fd);        close(fd);        if (pid > 0)        {            printf(“Parent process pid = %d\n”,getpid());            exit(0);  //結束父進程，使得子進程成為後台進程        }        else if (pid < 0)            return -1;        printf(“First Child process pid = %d\n”,getpid());        //當前進程為第一子進程        //建立一個新的進程組，在這個新的進程組中，子進程成為這個進程組的首進程，以使該進程脫離所有終端        printf(“pgid = %d\n”,getpgid(getpid()));        //printf(“pid = %d\n”,getpid());        setsid();        printf(“pgid = %d\n”,getpgid(getpid()));        //printf(“pid = %d\n”,getpid());        fd = open(“/dev/tty”,O_RDONLY);        printf(“fd = %d\n”,fd);        close(fd);        //再次建立一個子進程，退出父進程(第一子進程)，保證該進程不是進程組長，同時讓該進程無法再開啟一個新的終端        pid = fork();        fd = open(“/dev/tty”,O_RDONLY);        printf(“#fd = %d\n”,fd);        close(fd);        if (pid > 0)        {            printf(“First Child process pid = %d\n”,getpid());            exit(0);        }        else if (pid < 0)          return -1;        //關閉所有從父進程繼承的不再需要的檔案描述符        for (i=0; i < NOFILE; close(i++));        //改變工作目錄，使得進程不與任何檔案系統聯絡        chdir(“/”);        //將檔案檢測字設定為0        umask(0);        //忽略SIGCHLD訊號        signal(SIGCHLD,SIG_IGN);        return 0;    }    int main(int argc, char *argv[])    {        time_t now;        init_daemon();        syslog(LOG_USER|LOG_INFO,”測試守護進程！\n”);        while(1)        {            sleep(8);            time(&now);            syslog(LOG_USER|LOG_INFO,”系統時間：\t%s\t\t\n”,ctime(&now));        }    }

如何編寫一個守護進程daemon