linux系統編程之進程（八）：守護進程詳解及建立，daemon()使用

一，守護進程概述

Linux Daemon（守護進程）是運行在背景一種特殊進程。它獨立於控制終端並且周期性地執行某種任務或等待處理某些發生的事件。它不需要使用者輸入就能運行而且提供某種服務，不是對整個系統就是對某個使用者程式提供服務。Linux系統的大多數伺服器就是通過守護進程實現的。常見的守護進程包括系統日誌進程syslogd、 web伺服器httpd、郵件伺服器sendmail和資料庫伺服器mysqld等。

守護進程一般在系統啟動時開始運行，除非強行終止，否則直到系統關機都保持運行。守護進程經常以超級使用者（root）許可權運行，因為它們要使用特殊的連接埠（1-1024）或訪問某些特殊的資源。

一個守護進程的父進程是init進程，因為它真正的父進程在fork出子進程後就先於子進程exit退出了，所以它是一個由init繼承的孤兒進程。守護進程是非互動式程式，沒有控制終端，所以任何輸出，無論是向標準輸出裝置stdout還是標準出錯裝置stderr的輸出都需要特殊處理。

守護進程的名稱通常以d結尾，比如sshd、xinetd、crond等

二，建立守護進程步驟

首先我們要瞭解一些基本概念：

進程組 ：

• 每個進程也屬於一個進程組
• 每個進程主都有一個進程組號，該號等於該進程組組長的PID號 .
• 一個進程只能為它自己或子進程設定進程組ID號

會話期：

會話期(session)是一個或多個進程組的集合。

setsid()函數可以建立一個對話期：

 如果，調用setsid的進程不是一個進程組的組長，此函數建立一個新的會話期。

(1)此進程變成該對話期的首進程

(2)此進程變成一個新進程組的組長進程。

(3)此進程沒有控制終端，如果在調用setsid前，該進程有控制終端，那麼與該終端的聯絡被解除。 如果該進程是一個進程組的組長，此函數返回錯誤。

(4)為了保證這一點，我們先調用fork()然後exit()，此時只有子進程在運行

現在我們來給出建立守護進程所需步驟：

編寫守護進程的一般步驟步驟：

（1）在父進程中執行fork並exit推出；

（2）在子進程中調用setsid函數建立新的會話；

（3）在子進程中調用chdir函數，讓根目錄 ”/” 成為子進程的工作目錄；

（4）在子進程中調用umask函數，設定進程的umask為0；

（5）在子進程中關閉任何不需要的檔案描述符

說明：

1. 在後台運行。
為避免掛起控制終端將Daemon放入後台執行。方法是在進程中調用fork使父進程終止，讓Daemon在子進程中後台執行。
if(pid=fork())
exit(0);//是父進程，結束父進程，子進程繼續
2. 脫離控制終端，登入工作階段和進程組
有必要先介紹一下Linux中的進程與控制終端，登入工作階段和進程組之間的關係：進程屬於一個進程組，進程組號（GID）就是進程組長的進程號（PID）。登入工作階段可以包含多個進程組。這些進程組共用一個控制終端。這個控制終端通常是建立進程的登入終端。
控制終端，登入工作階段和進程組通常是從父進程繼承下來的。我們的目的就是要擺脫它們，使之不受它們的影響。方法是在第1點的基礎上，調用setsid()使進程成為交談群組長：
setsid();
說明：當進程是交談群組長時setsid()調用失敗。但第一點已經保證進程不是交談群組長。setsid()調用成功後，進程成為新的交談群組長和新的進程組長，並與原來的登入工作階段和進程組脫離。由於會話過程對控制終端的獨佔性，進程同時與控制終端脫離。
3. 禁止進程重新開啟控制終端
現在，進程已經成為無終端的交談群組長。但它可以重新申請開啟一個控制終端。可以通過使進程不再成為交談群組長來禁止進程重新開啟控制終端：
if(pid=fork())
exit(0);//結束第一子進程，第二子進程繼續（第二子進程不再是交談群組長）
4. 關閉開啟的檔案描述符
進程從建立它的父進程那裡繼承了開啟的檔案描述符。如不關閉，將會浪費系統資源，造成進程所在的檔案系統無法卸下以及引起無法預料的錯誤。按如下方法關閉它們：
for(i=0;i 關閉開啟的檔案描述符close(i);>
5. 改變當前工作目錄
進程活動時，其工作目錄所在的檔案系統不能卸下。一般需要將工作目錄改變到根目錄。對於需要轉儲核心，寫作業記錄的進程將工作目錄改變到特定目錄如/tmpchdir("/")
6. 重設檔案建立掩模
進程從建立它的父進程那裡繼承了檔案建立掩模。它可能修改守護進程所建立的檔案的存取位。為防止這一點，將檔案建立掩模清除：umask(0);
7. 處理SIGCHLD訊號
處理SIGCHLD訊號並不是必須的。但對於某些進程，特別是伺服器處理序往往在請求到來時產生子進程處理請求。如果父進程不等待子進程結束，子進程將成為殭屍進程（zombie）從而佔用系統資源。如果父進程等待子進程結束，將增加父進程的負擔，影響伺服器處理序的並發效能。在Linux下可以簡單地將SIGCHLD訊號的操作設為SIG_IGN。
signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
這樣，核心在子進程結束時不會產生殭屍進程。這一點與BSD4不同，BSD4下必須顯式等待子進程結束才能釋放殭屍進程。

三，建立守護進程

在建立之前我們先瞭解setsid()使用：

  #include <unistd.h>

       pid_t setsid(void);

DESCRIPTION
       setsid()  creates a new session if the calling process is not a process
       group leader.  The calling process is the leader of  the  new  session,
       the  process group leader of the new process group, and has no control-
       ling tty.  The process group ID and session ID of the  calling  process
       are set to the PID of the calling process.  The calling process will be
       the only process in this new process group and in this new session.

//調用進程必須是非當前進程組組長，調用後，產生一個新的會話期，且該會話期中只有一個進程組，且該進程組組長為調用進程，沒有控制終端，新產生的group ID 和 session ID 被設定成調用進程的PID

RETURN VALUE
       On success, the (new) session ID of the calling  process  is  returned.
       On  error,  (pid_t) -1  is  returned,  and errno is set to indicate the
       error.

現在根據上述步驟建立一個守護進程：

以下程式是建立一個守護進程，然後利用這個守護進程每個一分鐘向daemon.log檔案中寫入目前時間

#include <stdio.h><unistd.h><stdlib.h><time.h><fcntl.h><.h><sys/stat.h> ERR_EXIT(m) \ ( creat_daemon( main((= open(,O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,(fd == -= time( *buf = asctime(localtime(&  creat_daemon(=( pid == -(pid > (setsid() == -( i = ; i < ; ++

結果：

<unistd.h><stdlib.h><time.h><fcntl.h><.h><sys/stat.h> ERR_EXIT(m) \ ( creat_daemon( main((daemon(,) == -(= open(,O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,(fd == -= time( *buf = asctime(localtime(&

當daemon(0,0)時：

<unistd.h><stdlib.h><time.h><fcntl.h><.h><sys/stat.h> ERR_EXIT(m) \ ( creat_daemon( nochdir, main(,(= open(,O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,(fd == -= time( *buf = asctime(localtime(& creat_daemon( nochdir, =( pid == -(pid > (setsid() == -(nochdir == (noclose == ( i = ; i < ; ++