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标题: 编写守护进程 [打印本页]

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作者: beyes    时间: 2009-6-14 14:41
标题: 编写守护进程
编写守护进程有一个特定的流程，这个流程可分为以下 4个步骤：

1、创建子进程，父进程退出
这是编写守护进程的第一步。由于守护进程是脱离终端控制的，因此，完成第一步后就会在 shell 终端里造成一个程序已经运行完毕的假象。之后所有工作都在子进程中完成，而用户在 shell 终端里则可以执行其他的指令，从而在形式做到了与控制终端的脱离。到此，由于父进程已经先于子进程退出，这样会造成子进程没有父进程，从而变成一个孤儿进程。在 linux 中，每当系统发现一个孤儿进程，就会自动由 1 号进程( 也就是 init 进程 ) 收养它，这样，原先的子进程就会变成 init 进程的子进程。关于孤儿进程见：http://www.groad.net/bbs/read.php?tid=853。

2、在子进程中创建新会话
这个步骤是创建守护进程中最重要一步，尽管实现简单，但意义非常重大！在这里使用的系统函数是 setsid() 。这里，必须先了解两个概念：进程组和会话期。

2.1 进程组
进程组是一个或多个进程的集合。进程组由进程组 ID 来惟一标识。除了进程号 ( PID )之外，进程组 ID 也是一个进程的必备属性。
每个进程组都有一个组长进程，其组长进程的进程号等于进程组 ID。且该进程 ID 不会因组长进程的退出而受到影响。

2.2 会话期
会话组是一个或多个进程组的集合。通常，一个会话开始于用户登录，终止于用户退出，在此期间该用户运行的所有进程都属于这个会话期，它们的关系如下图所示：


2.3 setsid() 函数的作用
setsid() 函数用于创建一个新的会话，并担任该会话组的组长。调用 setsid() 有下面 3 个作用。

让进程摆脱原会话的控制。
让进程摆脱原进程组的控制。
让进程摆脱原控制终端的控制。

那么，在创建守护进程时为什么要调用 setsid() 函数呢？这是因为：
在创建守护进程的第一步中，在那里调用了 fork 函数来创建子进程再将父进程退出。由于在调用 fork 函数时，子进程全盘拷贝了父进程的进程会话期、进程组、控制终端等。虽然父进程退出了，但原先的会话期、进程组、控制终端并没有改变。因此，这还不是真正意义上的独立开来，而 setsid() 函数能够使进程完全独立出来，从而脱离所有其他进程的控制。

setsid() 函数格式：

所需头文件	#include <sys/types.h> #include <unistd.h>
函数原型	pid_t setsid(void)
函数返回值	成功：该进程组 ID 出错： -1

3、改变当前目录为根目录
这一步也是必要的步骤。使用 fork 创建的子进程继承了父进程的当前工作目录。由于在进程运行的过程中，当前目录所在的文件系统 ( 比如 /mnt/usb 等 ) 是不能卸载的，这对以后的使用会造成诸多的麻烦 ( 比如系统由于某种原因要进入但用户模式 )。因此，通常的做法是让 "/" 作为守护进程的当前工作目录，这样就可以避免上述的问题，当然，如有特殊需要，也可以把当前工作目录换成其他路径，如 /tmp 。改变工作目录的常见函数是 chidr() 。

4、重新文件权限掩码
 文件权限掩码是指屏蔽掉文件权限中的对应位。比如，有一个文件权限掩码是 050，它就屏蔽了文件组拥有者的可读与可执行权限。由于使用 fork() 函数新建的子进程继承了父进程的文件权限掩码，这就给该子进程使用文件带来诸多的麻烦。因此，把文件权限掩码设置为 0 ，可以大大增强该守护进程的灵活性。设置文件权限眼马的函数是 umask() 。在这里，通常使用的使用方法为 umask() 。

5、关闭文件描述符
同文件掩码一样，用 fork() 函数新建的子进程会从父进程那里继承一些已经打开了的文件。这些被打开的文件可能永远不会被守护进程读或写，但它们一样消耗系统资源，而且可能导致所在的文件系统无法卸下。

在经过上面的第二步后，守护进程已经与所属的控制终端失去了联系。因此从终端输入的字符不可能到达守护进程，守护进程中用常规方法 ( 如 printf ) 输出的字符也不可能在终端上显式出来。所以，文件描述符为0，1和2的3个文件( 常说的标准输入，标准输出和标准报错 这3 个文件 )已经失去了存在的价值，也应被关闭。通常按如下方式关闭文件描述符：

for ( i = 0; i < MAXFILE;  i++ )
    close(i);

到此，一个简单的守护进程已经建立起来了，创建守护进程的流程图如下所示：

测试代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

#define  MAXFILE  65535

int main()
{
    pid_t pc;
    int i, fd, len;
    char *buf = "This is a Daemon\n";
    len = strlen(buf);
   
    pc = fork();    /*第一步*/
   
    if( pc < 0 ) {
        printf("error fork\n");
        exit(1);
    } else if ( pc > 0 )
        exit(0);    /*在父进程里,父进程退出*/
   
    /*第二步*/
    setsid();

    /*第三步*/
    chdir("/");

    /*第四步*/
    umask(0);
    for( i = 0; i< MAXFILE; i++ )
        close(i);

    /*这时创建完守护进程，以下开始正式进入守护进程工作*/
   
    while(1) {
        if(( fd = open("/tmp/dameon.log", O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND,0600)) < 0 ) {
            perror("open");
            exit(1);
        }
    write(fd, buf, len + 1);
    close(fd);
    sleep(10);
    }

}

说明：
在使用 setsid() 后，进程成为一个会话组长。需要注意的是：当进程是已经是会话组长时，调用 setsid() 会失败！但由于子进程由父进程 fork() 出来的，所以这实际上已经保证它不会是会话组长了。setsid() 调用成功后，进程成为新的会话组长和进程组长，并与原来的登录会话和进程组脱离。由于会话过程对控制终端的独占性，进程同时与控制终端脱离！(这一点可以做个小试验看到，关掉你运行这个程序的终端，然后再开另外一个终端查看日志文件，那么仍然会发现守护进程仍然在往日志文件中写东西。)

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作者: beyes    时间: 2009-6-17 22:45
上面帖子中的说法还有一点瑕疵：

经过 setsid() 后，进程已经成为一个无终端的会话组长，但是它可以重新申请打开一个终端。为了避免这种情况发生，可以通过使进程不再是会话组长来实现。再一次通过 fork() 创建新的子进程，然后使调用 fork() 的进程退出。

另外，可能还需要处理 SIGCHLD 信号。这一步不是必须的。但对于某些进程进程，特别是服务器进程往往在请求到来时生成子进程处理请求。如果父进程不等待子进程结束，子进程将成为僵尸进程(zombie)，从而占用系统资源。如果父进程等待子进程结束，将增加父进程的负担，影响服务器进程的并发性能。在 linux 下可以简单地使用 SIGCHILD 信号的操作设为 SIG_IGN。这样，子进程结束时不会产生僵尸进程。

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