Linux多任務編程之七：Linux守護進程及其基礎實驗

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來源：CSDN  王文松  轉自Linux公社

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守護進程概述

守護進程，又叫daemon進程(不知怎的，我突然想起來吸血鬼日記中的達蒙了，很好看的美劇)，是Linux中的後台服務進程。 他是一個生存期較長的進程，通常獨立於控制終端並且周期性地執行某種任務或者等待處理某些發生的事件。守護進程常常在系統引導載入時啟動，在系統關閉時終 止。Linux有很多系統哦服務，大多數服務都是通過守護進程實現的。同時，守護進程還能完成許多系統任務，例如，作業規划進程cronf、列印進程 lqd等（這裡的結尾字母 d 就是 daemon的意思）。

在Linux中，每一個系統與使用者進行交流的介面稱為終端，每一個從此終端開始啟動並執行進程都會依附於這個終端，這個終端稱為這些進程的控制終端， 當控制終端關閉時，相應的進程都會自動關閉。但是守護進程卻能夠突破這種限制，它從被執行開始運轉，直到接收到某種訊號或者整個系統關閉時才退出。如果想 讓某個進程不因為使用者、終端或者其它的變化而受到影響，那麼就必須把這個進程變成一個守護進程。可見，守護進程是非常重要的。

編寫守護進程步驟

編寫守護進程遵循一個特定的流程，下面就說一下守護進程的建立步驟。

1、建立子進程，父進程退出。

這是編寫守護進程的第一步。由於守護進程是脫離控制終端的，因此，完成第一步後就會在shell終端造成一種程式已經運行完畢的假象，之後的所有工作都在子進程中完成，而使用者在shell終端則可以執行其他的命令，從而在形式上做到與控制終端的脫離。

但是，父進程建立了子進程後退出，此時該子進程不就沒有父進程了嗎？守護進程中確實會出現這麼一個有趣的現象：由於父進程已經先於子進程退出，就會 造成子進程沒有父進程，從而變成一個孤兒進程。在Linux中，每當系統發現一個孤兒進程時，就會自動由1號進程(也就是 init 進程)收養它，這樣原先的子進程就會變成 init 進程的子進程。其關鍵代碼如下;

2、在子進程中建立新會話

這個步驟是建立守護進程最重要的一步，雖然實現非常簡單，但意義卻非常重大。在這裡使用的是系統函數 setsid()，在具體介紹 setsid()之前，先瞭解以下兩個概念：進程組和會話期。

● 進程組。進程組是一個或多個進程的集合。進程組由進程組ID來唯一標識。除了進程號PID之外，進程組ID也是一個進程的必備屬性。每隔進程組都有一個組 長進程，其組長進程的進程號PID等於進程組ID，且該進程組ID不會因為組長進程的退出而受到影響。(組長沒了，再找個組員來擔任組長唄)

● 會話期。交談群組是一個或多個進程組的集合。通常，一個會話開始於使用者登入，終止於使用者退出，在此期間該使用者啟動並執行所有進程都屬於這個會話期。進程組和會話期之間的關係1所示：

接下來具體介紹 setsid()的相關內容。

① setsid()函數的作用。setsid()函數用於建立一個新的交談群組，並讓執行此函數的進程擔任該交談群組的組長。調用setsid()有以下3個作用：

● 讓進程擺脫原會話的控制

● 讓進程擺脫原進程組的控制

● 讓進程擺脫原控制終端的控制

那麼，回過頭來想想，在建立守護進程時為什麼要調用 setsid()函數呢？是這樣的，在建立守護進程的第一步中，調用了fork()函數建立子進程再令父進程退出。由於在調用 fork()函數時，子進程全盤複製了父進程的會話期、進程組和控制終端等，雖然父進程退出了，但原先的會話期、進程組和控制終端等並沒有改變，因此，還 不是真正意義上的獨立。而setsid()函數能夠使進程完全獨立出來，從而脫離所有其他進程的控制。

② setsid函數格式

3、改變目前的目錄為根目錄

這一步也是必要的步驟。使用fork()建立的子進程繼承了父進程的當前工作目錄。由於在進程運行過程中，目前的目錄所在的檔案系統（如“/mnt /usb”等）是不能卸載的，這對以後的使用會造成諸多的麻煩（如系統由於某種原因需要進入單一使用者模式）。因此，通常的做法是讓“/”作為守護進程的當前 工作目錄，這樣就可以避免上述問題。當然，如有特殊需要，也可以把當前工作目錄換成其他的路徑，如/tmp。改變工作目錄的常見函數是chdir()。

4、重設檔案許可權掩碼

檔案許可權掩碼是指屏蔽掉檔案許可權中的對應位。例如，有一個檔案許可權掩碼是050，它就屏蔽了檔案組擁有者的可讀與可執行許可權。由於使用fork() 函數建立的子進程繼承了父進程的檔案許可權掩碼，這就給該子進程使用檔案帶來了諸多的麻煩。因此，把檔案許可權掩碼設定為0，可以大大增強該守護進程的靈活 性。設定檔案許可權掩碼的函數是umask()。通常的使用方法為umask(0)。

5、關閉檔案描述符

同檔案許可權掩碼一樣，用fork()函數建立的子進程會從父進程那裡繼承一些已經開啟的檔案。這些被開啟的檔案可能永遠不會被守護進程讀或寫，但它們一樣消耗系統資源，而且可能導致所在的檔案系統無法被卸載。

事實上，在上面的第2步之後，守護進程已經與所屬的控制終端失去了聯絡，因此，從終端輸入的字元不可能達到守護進程，守護進程中用常規方法(如 printf())輸出的字元也不可能在終端上顯示出來。所以檔案描述符為0,1和2的3個檔案（常說的輸入/輸出和報錯這3個檔案）已經失去了存在的價 值，也應該被關閉。通常了，按如下方式關閉檔案描述符：

有關getdtables()的作用請看部落格：

到這裡，一個簡單的守護進程就建立起來了。建立守護進程的流程圖：

基礎實驗

本實驗按照以上的建立流程建立了一個守護進程，然後讓守護進程每隔10s向記錄檔/home/song/tmp/daemon.log 寫入一句話。程式碼如下，我也上傳到網站，點此下載

我們先看一下 /tmp檔案夾下是沒有daemon.log的

下載檔案後，使用命令編譯：gcc dameon.c -o daemon

然後執行命令: ./daemon 你可以看到此時沒有看到有什麼變化

使用命令：ps -ef|grep ./daemon 利用ps中的關鍵字來查看系統當前正在啟動並執行進程中，有沒有咱們的daemon進程

可以看到咱們的守護進程已經在運行了，再來看看/tmp目錄下的內容

可以看到，已經有daemon.log記錄檔了。

然後使用命令：tail -f /tmp/daemonl.log ,可以看到該程式每隔10s就會在對應的檔案中輸入相關的內容

到這裡，這個實驗就已經結束了，通過前邊使用命令：ps -ef|grep ./daemon可以看到咱們這個進程的進程號是3346，現在使用命令:kill -9 3346將這個進程殺死，同時也把/tmp中的daemon.log檔案頁刪除，方便咱們下邊的實驗。

守護進程的出錯處理

在編寫守護進程的具體調試過程中會發現，由於守護進程完全脫離了控制終端，因此，不能像其他普通進程一樣，將錯誤資訊輸出到控制終端來通知程式員， 即使使用gdb也無法正常調試。那麼，守護進程的進程要如何調試呢？一種通用的方法是使用 syslog 服務，將程式中的出錯資訊輸入到系統記錄檔中（如“/var/log/messages”）,從而可以直觀地看到程式的問題所在（“/var/log /message”系統記錄檔只能由擁有root許可權的超級使用者查看。在不同的Linux發行版本中，系統記錄檔路徑全名可能有所不同，例如，我的Ubuntu中路徑就是“/var/log/syslog”）。

syslog 是Linux中的系統日誌管理服務，通過守護進程 syslogd 來維護。該守護進程在啟動時會讀一個設定檔“/etc/syslog.conf”,該檔案決定了不同種類的訊息會發送到何處。例如，緊急訊息可被送到系 統管理員並在控制台上顯示，而警告訊息則可被記錄到一個檔案中。

該機制提供了3個syslog相關函數，分別為 openlog()、syslog()和closelog(),下面就分別介紹這3個函數。

函數說明

openlog()函數用於開啟系統Log Service的一個連結;syslog()函數用於向記錄檔中寫入資訊，在這裡可以設定訊息的優先順序、訊息輸出格式等;closelog()函數用於關閉系統Log Service的連結。

函數格式

 

基礎實驗

咱們可以嘗試用普通身份執行程式(RedHat中不要用root，ubuntu正常運行就可以)。由於這裡的open()函數必須具有root許可權，因此，syslog 會將錯誤資訊寫入到系統記錄檔("如/var/log/syslog")中，結果如

本實驗檔案syslog_damen.c下載

 

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