Linux系统编程--终端和守护进程

内核中处理终端设备的模块

1、硬件驱动程序：负责读写实际的硬件设备，比如从键盘读入字符和把字符输出到显示器。
2、线路规程：就像一个过滤器，对于某些特殊字符并不是让它直接通过，而是做特殊处理。

终端设备输入输出队列缓冲区

以输入队列为例：
从键盘输入的字符经过线路规程过滤后进入输入队列，用户程序以先进先出的顺序从队列中读取字符，一般情况下，当输入队列满的时候再输入字符会丢失，同时系统会响铃警报，终端可以配置成回显模式，在这种模式下，输入队列中的每个字符既送给用户程序也送给输出队列，该字符不仅可以被程序读取，也可以同时在屏幕上看到该字符的回显。

进程组

1、每个进程组除了一个进程ID之外，还属于一个进程组。
2、进程组是一个或多个进程的集合。
3、通常，它们与同一个作业相关联，可以接收来自同一个终端的各种信号。
4、每个进程有一个唯一的进程组ID，每个进程组都可以有一个组长进程，组长进程的ID就是进程组ID。可存放在pid_t数据类型中。
5、组长进程可以创建一个进程组，创建该进程中的进程，然后终止。
6、只要在某个进程组中一个进程存在，则该进程组就存在，这与其进程组长是否终止无关。
7、函数getpgrp()返回调用进程的进程组ID。
8、从进程组创建开始到其中最后一个进程离开为止的时间区间称为进程组的生命期。
9、某个进程组的最后一个进程可以终止，也可以参加另一个进程组。 

作业

1、shell分前后台来控制的不是进程而是作业或者进程组。
2、一个前台作业可以由多个进程组成，一个后台作业也可以由多个进程组成，shell可以运行一个前台作业和任意多个后台作业，这称为作业控制。
3、作业与进程组的区别：如果作业中某个进程又创建子进程，则子进程不属于作业，一旦作业运行结束，shell就把自己提到前台，如果原来的前台进程还存在（如果这个子进程还没终止），它自动变为后台进程。
作业相关的信号
SIGTSTR：挂起，终端输入Ctrl-Z产生，发送给前台进程组中的所有进程，后台进程组不受影响。
SIGSTOP：挂起，该信号不能被捕获也不能被阻塞。
SIGTTIN：后台作业试图读取控制台输入时，会被SIGTTIN阻止，该信号通常会暂停后台作业。
SIGTTOU：阻止后台作业向控制台写。
SIGCONT：唤醒被挂起的作业。

会话（Session）

1、会话是一个或多个进程组的集合。
2、一个会话可以有一个控制终端。通常登陆到终端设备（终端登录情况）或者伪终端设备（网络登录情况）。
3、建立与控制终端连接的会话首进程被称为控制进程。
4、一个会话中的几个进程组可以分为一个前台进程组以及一个或多个后台进程组。所以一个会话中，应该包括控制进程，一个前台进程组和任意后台进程组。
作业控制实例：
例如用以下命令启动5个进程：
proc1 | proc2 &
proc3 | proc4 | proc5
1、其中proc1和proc5属于同一个后台进程组。
2、proc3、proc4、proc5属于同一个前台进程组。
3、shell本身属于一个单独的前台进程组。
4、这些进程组的控制终端相同，它们属于同一个会话（Session）。



getpgid()/setpgid()
1、进程调用setpgid()可以参加一个现存的组或者创建一个新进程组（setsid()也可以创建一个新的进程组）。
2、setpgid()将pid进程的进程组ID设置为pgid。
3、getpgid（）用来取得参数pid指定进程所属的组识别码。如果参数pid为0，则会取得目前进程的组识别码。执行成功则返回组识别码，如果有错误则返回-1，错误原因存于errno中。
控制终端

守护进程

1、守护进程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的执行某种任务或等待处理某些发生的事情。
2、守护进程常常在系统引导装入时启动，在系统关闭时终止。
3、凡是TPGID一栏写着-1的都是没有控制终端的进程,也就是守护进程。
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，当控制终端关闭时，相应的进程都会被自动关闭。但是守护进程却能突破这种限制，它从被执行开始运转，直到整个系统关闭才会退出。如果想让某个进程不因为用户或终端或其他的变化而受到影响，就必须把这个进程变成一个守护进程。
编写步骤：
1、创建子进程，父进程退出。
2、在子进程中创建新会话。
3、改变当前目录为根目录。
4、重设文件权限掩码（或者在第一步前面调用umask将文件模式创建屏蔽字设置为0）。
5、关闭文件描述符。
6、通常守护进程要向syslog输出log信息，所以需要调用syslog，此时调用openlog()。
7、其他：忽略SIGCHLD信号。
1、创建子进程，父进程退出
a、由于守护进程是脱离终端的，因此，完成创建子进程，父进程退出 后就会在shell终端造成一程序已经运行完毕的假象，之后的所有后续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命令，从而在形式上做到了与控制终端脱离。
b、由于父进程已经先于子进程退出，会造成子进程没有父进程从而变成一个孤儿进程。
c、在linux中，系统发现孤儿进程会自动由1号进程（init进程）收养，原先的子进程就会变成init的子进程。
2、在子进程中创建新会话
 调用setsid()创建一个新的会话。
注：调用fork()函数子进程全盘拷贝了父进程的会话、进程组、控制终端等，父进程退出了但原先的会话、进程组、控制终端并没有改变。用setsid()函数能够使进程完全独立出来。
#include<unistd.h>
pid_t setsid(void);
该函数调用成功时返回新建的会话ID（其实就是当前的进程ID）出错返回-1。注意调用函数之前，当前进程不能是进程组的组长，否则返回-1。这也是先创建子进程，父进程推出的原因。
成功调用该函数的结果是：
1、创建一个新的会话，当前进程成为会话组组长，当前进程的ID就是会话ID。
2、创建一个新的进程组，当前进程成为进程组组长，当前进程的ID就是进程组ID。
3、如果当前进程原本有一个控制终端,则它失去这个控制终端,成为一个没有控制终端的进 程。所谓失去控制终端是指,原来的控制终端仍然是打开的,仍然可以读写,但只是一个普 通的打开文件而不是控制终端了。
setsid()函数的作用：
a、setsid()函数用于创建一个新的会话，并且任该会话组的组长。
b、让进程摆脱原会话的控制。
c、让进程摆脱原进程组的控制。
d、让进程摆脱原控制终端的控制。
3、重设文件权限掩码
a、文件权限掩码是指屏蔽掉文件权限中的对应位。
b、由于使用fork()新建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麻烦。
     1）把文件权限掩码设置为0，可大大增加守护进程的灵活性。
     2）重设文件创建掩码的目的是让守护进程能够尽可能的不受环境影响。
     3）设置文件权限掩码的函数是umask()。通常使用umask(0)。

4、关闭文件描述符

fork()新的子进程会从父进程那里继承一些已经打开的文件，这些打开的文件可能永远不会被守护进程读或者写，但它们一样消耗资源，而且可能导致所在文件系统无法卸载。当在子进程创建新的会话，守护进程已经与所属的控制终端失去联系，因此从终端输入的字符不可能到达守护进程，守护进程中使用常规的方法输出字符也不可能在终端打印出来，所以文件描述符已经失去存在的价值，也应被关闭。
守护进程创建：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
void creat_daemon(void)
{
int i;
int fd0;
pid_t pid;
struct sigaction sa;
umask(0); //设置⽂文件掩码为0
if ((pid = fork()) < 0){
}
else if (pid != 0){
exit(0); //终止父进程
}
setsid(); //设置新会话
sa.sa_handler = SIG_IGN;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sa.sa_flags = 0;
if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) < 0){ // 注册子进程退出忽略信号
return;
}
if ((pid = fork())<0){ //再次fork，终止父进程，保持子进程不是话首进程，从而保证后续不会在和其他终端关联
printf("fork error!\n");
return;
}
else if (pid != 0){
exit(0);
}
if (chdir("/") < 0){//更改工作目录到根
printf("child dir error\n");
return;
}
close(0);
fd0 = open("/dev/null", O_RDWR); // 关闭标准输入，重定向所有标准（输入输出错误）
到 / dev / null
dup2(fd0, 1);
dup2(fd0, 2);
}
int main()
{
creat_daemon();
while (1)
{
sleep(1);
}
}
//调用unix标准：
#include <stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
daemon(0, 0);
while (1);
}