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一个简单的守护进程的编写

2013-09-12 21:20 225 查看
守护进程,也就是通常说的Daemon 进程,是 Linux中的 后台服务进程。它是一个生存期较长的进程,通常独立于控制 终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。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,大多数服务都是通过守护进程实现的,同时,守护进程还能完成许多系统任务,例如,作业规划进程crond、打印进程lqd等(这里的结尾字母d就是Daemon的意思)。
由于在Linux中,每一个系统与用户进行交流的界面称为终端,每一个从此终端开始运行的进程都会依附于这个终端,这个终端就称为这些进程的控制终端,当控制终端被关闭时,相应的进程都会自动关闭。但是守护进程却能够突破这种限制,它从被执行开始运转,直到整个系统关闭时才退出。如果想让某个进程不因为用户或终端或其他地变化而受到影响,那么就必须把这个进程变成一个守护进程。

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控制终端的,因此,完成第一步后就会在Shell终端里造成一程序已经运行完毕的假象。之后的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命令,从而在形式上做到了与控制终端的脱离。
在Linux中 父进程先于子进程退出会造成子进程成为孤儿进程,而每当系统发现一个孤儿进程时,就会自动由1号进程(init)收养它,这样,原先的子进程就会变成 init进程的子进程。

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的一步,虽然它的实现非常简单,但它的意义却非常重大。在这里使用的是 系统函数setsid,在具体介绍setsid之前,首先要了解两个概念:进程组和会话期
进程组:是一个或多个进程的集合。进程组有进程组ID来唯一标识。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。且该进程组ID不会因组长进程的退出而受到影响。
会话周期:会话期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。
接下来就可以具体介绍setsid的相关内容:
(1)setsid函数作用:
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有下面的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?由于创建守护进程的第一步调用了fork函数来创建子进程,再将 父进程退出。由于在调用了fork函数时,子进程全盘拷贝了父进程的会话期、进程组、控制终端等,虽然父进程退出了,但会话期、进程组、控制终端等并没有改变,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,从而摆脱其他进程的控制。

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。由于在进程运行中,当前目录所在的文件系统(如“/mnt/usb”)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单用户模式)。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的路径,如/tmp。改变工作目录的常见函数式chdir。

重设文件权限掩码

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了诸多的麻烦。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。设置文件权限掩码的函数是umask。在这里,通常的使用方法为umask(0)。

关闭文件描述符

同文件权限码一样,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。
在上面的第二步之后,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达到守护进程,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示出来。所以, 文件描述符为0、1和2 的3个文件(常说的输入、输出和报错)已经失去了存在的价值,也应被关闭。在不同的操作系统中问文件描述符的最大值是不同的,这里用linux中的65535(16位表示)。通常按如下方式关闭文件描述符:
===============================
for(i=0;i<MAXFILE;i++)
close(i);
===============================

守护进程退出处理

当用户需要外部停止守护进程运行时,往往会使用 kill命令停止该守护进程。所以,守护进程中需要
编码来实现kill发出的signal信号处理,达到进程的正常退出。
===============================
signal(SIGTERM, sigterm_handler);
void sigterm_handler(int arg)
{
_running = 0;
}
===============================
这样,一个简单的守护进程就建立起来了。

示例代码:

/*daemon.c*/

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

/*linux中文件描述符的最大值是16位表示的65535*/
#define MAXFILE 65535

int main(void)
{
pid_t pid;
int i,fd,len;
char *buf = "This is daemon log!\n";

len = strlen(buf);
if( (pid=fork()) < 0 )
{
perror("Fork");
exit(1);
}
/*将父进程结束,实现终端脱离第一步*/
else if( pid > 0 )
exit(0);
/*这一步有三个功能
* 1.让进程摆脱原会话的控制
* 2.让进程摆脱原进程组的控制
* 3.让进程摆脱原控制终端的控制*/
setsid();
/*改变当前目录为根目录*/
chdir("/");
/*重新设置文件权限掩码*/
umask(0);
/*关闭文件描述符*/
for(i=0;i<MAXFILE;i++)
{
close(i);
}
/*守护进程的服务部分
* 他的功能是每隔一秒向/tmp/daemon.log文件中输入字符串*/
if( (fd=open("/tmp/daemon.log",O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND,0600)) < 0 )
{
perror("open");
exit(1);
}
while(1)
{
write(fd,buf,len);
sleep(1);
}
close(fd);

return 0;
}


这里执行的时候,可以使用tail -f /tmp/daemon.log命令来动态追踪文件的内容,结束进程可以用ps -e | grep daemon来找到进程号,然后kill掉。
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