守护进程介绍

1.守护进程概述

守护进程,也就是通常所说的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载入时启动,在系统关闭时终止。Linux有很多系统服务,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,直到接收到某种信号或者整个系统关闭时才 会退出。如果想让某个进程不因为用户、终端或者其他的变化而受到影响,那么就必须把这个进程变成一个守护进程。可见,守护进程是非常重要的。

2.编写守护进程

编写守护进程看似复杂,但实际上也是遵循一个特定的流程,只要将此流程掌握了,就能很方便地编写出自己的守护进程。下面就分4个步骤来讲解怎样创建一个简单的守护进程。在讲解的同时,会配合介绍与创建守护进程相关的几个系统函数,希望读者能很好地掌握。

(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控制终端的,因此,完成第一步后就会在shell终端造成一 种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终端则可以执行其他的命令,从而在形式上做到与控制终端的脱离。

到这里,有心的读者可能会问,父进程创建了子进程后退出,此时该子进程不就没有父进程了吗?守护进程中确实会出现这么一个有趣的现象:由于 父进程已经先于子进程退出,就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时,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。其关键代码如下:

pid = fork();
if (pid > 0){
    exit(0); /* 父进程退出 */
}

(2)在子进程中创建新会话。这个步骤是创建守护进程最重要的一步,虽然实现非常简单,但意义却非常重大。在这里使用的是系统函数setsid(),在具体介绍setsid()之前,读者首先要了解两个概念:进程组和会话期。

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ID不会因组长进程的退出而受到影响。

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。
图1 进程组和会话期之间的关系

接下来就可以具体介绍setsid()的相关内容。

setsid()函数的作用。setsid()函数用于创建一个新的会话组,并担任该会话组的组长。调用setsid()有以下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?读者可以回忆一下创建守护进程的第一步, 在那里调用了fork()函数来创建子进程再令父进程退出。由于在调用fork()函数时,子进程全盘复制了父进程的会话期、进程组和控制终端等,虽然父 进程退出了,但原先的会话期、进程组和控制终端等并没有改变,因此,还不是真正意义上的独立。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。表1列出了setsid()函数的语法要点。

表1 setsid()函数语法要点

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。由于在进程运行过程中,当 前目录所在的文件系统(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(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 录的常见函数是chdir()。

(4)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。例如,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)。

(5)关闭文件描述符。同文件权限掩码一样,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被卸载。

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