Linux 守护进程的编程方法

Linux服务器在启动时需要启动很多系统服务，它们向本地和网络用户提供了Linux的系统功能接口，直接面向应用程序和用户。提供这些服务的程序是由运行在后台的守护进程（daemons）来执行的。守护进程是生存期长的一种进程，它们独立于控制终端并且周期性的执行某种任务或等待处理某些发生的事件，它唯一接受的命令就是它设计时候规定要扑捉的信号。
守护进程常常在系统引导装入时启动，在系统关闭时终止。linux系统有很多守护进程，大多数服务器都是用守护进程实现的。比如，作业规划进程crond、打印进程lqd等。查看系统可以提供的守护进程对应的服务，使用下面方法，以root权限运行： pstree。

（1）特性：守护进程最重要的特性是后台运行。在这一点上DOS下的常驻内存程序TSR与之相似。其次，守护进程必须与其运行前的环境隔离开来。这些环境包括未关闭的文件描述符，控制终端，会话和进程组，工作目录以及文件创建掩模等。这些环境通常是守护进程从执行它的父进程（特别是shell）中继承下来的。最后，守护进程的启动方式有其特殊之处。它可以在Linux系统启动时从启动脚本/etc/rc.d中启动，可以由作业规划进程crond启动，还可以由用户终端（通常是shell）执行。总之，除开这些特殊性以外，守护进程与普通进程基本上没有什么区别。

（2）守护进程的编程要点：

1. 在后台运行。

为避免挂起控制终端将Daemon放入后台执行。方法是在进程中调用fork使父进程终止，让Daemon在子进程中后台执行。 if(pid=fork()) exit(0);//是父进程，结束父进程，子进程继续

2. 脱离控制终端，登录会话和进程组。

有必要先介绍一下Linux中的进程与控制终端，登录会话和进程组之间的关系：进程属于一个进程组，进程组号（GID）就是进程组长的进程号（PID）。登录会话可以包含多个进程组。这些进程组共享一个控制终端。这个控制终端通常是创建进程的登录终端。

控制终端，登录会话和进程组通常是从父进程继承下来的。我们的目的就是要摆脱它们，使之不受它们的影响。方法是在第1点的基础上，调用setsid()使进程成为会话组长：

setsid();

说明：当进程是会话组长时setsid()调用失败。但第一点已经保证进程不是会话组长。setsid()调用成功后，进程成为新的会话组长和新的进程组长，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。

3. 禁止进程重新打开控制终端

现在，进程已经成为无终端的会话组长。但它可以重新申请打开一个控制终端。可以通过使进程不再成为会话组长来禁止进程重新打开控制终端：

if(pid=fork())

exit(0);//结束第一子进程，第二子进程继续（第二子进程不再是会话组长）

4. 关闭打开的文件描述符

进程从创建它的父进程那里继承了打开的文件描述符。如不关闭，将会浪费系统资源，造成进程所在的文件系统无法卸下以及引起无法预料的错误。按如下方法关闭它们：

for(i=0;i 关闭打开的文件描述符close(i);>

5. 改变当前工作目录

进程活动时，其工作目录所在的文件系统不能卸下。一般需要将工作目录改变到根目录。对于需要转储核心，写运行日志的进程将工作目录改变到特定目录如/tmpchdir("/")

6. 重设文件创建掩模

进程从创建它的父进程那里继承了文件创建掩模。它可能修改守护进程所创建的文件的存取位。为防止这一点，将文件创建掩模清除：umask(0);

7. 处理SIGCHLD信号

处理SIGCHLD信号并不是必须的。但对于某些进程，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下可以简单地将SIGCHLD信号的操作设为SIG_IGN。signal(SIGCHLD,SIG_IGN); 这样，内核在子进程结束时不会产生僵尸进程。

（3）守护进程实例

守护进程实例包括两部分：主程序test.c和初始化程序init.c。主程序每隔一分钟向/tmp目录中的日志test.log报告运行状态。初始化程序中的init_daemon函数负责生成守护进程。读者可以利用init_daemon函数生成自己的守护进程。

1． init.c清单

#include < unistd.h >

#include < signal.h >

#include < sys/param.h >

#include < sys/types.h >

#include < sys/stat.h > /*所有#include头文件的默认路径是内核目录下的include目录 */

void init_daemon(void)

{

int pid;

int i;

if(pid=fork())

exit(0);//是父进程，结束父进程

else if(pid< 0)

exit(1);//fork失败，退出

//是第一子进程，后台继续执行

setsid();//第一子进程成为新的会话组长和进程组长，并与控制终端分离

if(pid=fork())

exit(0);//是第一子进程，结束第一子进程

else if(pid< 0)

exit(1);//fork失败，退出

//是第二子进程，继续。第二子进程不再是会话组长

for(i=0;i< NOFILE;++i)//关闭打开的文件描述符

close(i);

chdir("/tmp");//改变工作目录到/tmp

umask(0);//重设文件创建掩模

return;

}

2． test.c清单

#include < stdio.h >

#include < time.h >

void init_daemon(void);//守护进程初始化函数

main()

{

FILE *fp;

time_t t;

init_daemon();//初始化为Daemon

while(1)//每隔一分钟向test.log报告运行状态

{

sleep(60);//睡眠一分钟

if((fp=fopen("test.log","a")) >=0)

{

t=time(0);

fprintf(fp,"Im here at %s/n",asctime(localtime(&t)) );

fclose(fp);

}

}

}

以上程序在ubuntu下编译通过。步骤如下：

编译：gcc -g -o test init.c test.c

执行：./test

查看进程：ps -ef。从输出可以发现test守护进程的各种特性满足上面的要求。同时在/目录下test.log的内容会周期性添加，直到关机。

参考原文：http://blog.csdn.net/lm_tom/archive/2007/02/28/1517522.aspx

参考原文：http://blog.csdn.net/fangshi168775/archive/2005/09/21/486197.aspx

参考原文：http://blog.csdn.net/yjz0065/archive/2006/09/22/1266198.aspx