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2017
02-08

Linux守护进程

守护进程(Daemon)是运行在后台的一种特殊进程。它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。守护进程是一种很有用的进程。Linux的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如,Internet服务器inetd,Web服务器httpd等。同时,守护进程完成许多系统任务。比如,作业规划进程crond,打印进程lpd等。 
守护进程的编程本身并不复杂,复杂的是各种版本的Unix的实现机制不尽相同,造成不同Unix环境下守护进程的编程规则并不一致。这需要读者注意,照搬某些书上的规则(特别是BSD4.3和低版本的System V)到Linux会出现错误的。下面将全面介绍Linux下守护进程的编程要点并给出详细实例。 

一. 守护进程及其特性 
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。因此,编写守护进程实际上是把一个普通进程按照上述的守护进程的特性改造成为守护进程。如果读者对进程有比较深入的认识就更容易理解和编程了。 

二. 守护进程的编程要点 
前面讲过,不同Unix环境下守护进程的编程规则并不一致。所幸的是守护进程的编程原则其实都一样,区别在于具体的实现细节不同。这个原则就是要满足守护进程的特性。同时,Linux是基于Syetem V的SVR4并遵循Posix标准,实现起来与BSD4相比更方便。编程要点如下; 
1. 屏蔽一些有关控制终端操作的信号。
这是为了防止在守护进程没有正常运转起来时,控制终端受到干扰退出或挂起。示例如下:
signal(SIGTTOU,SIG_IGN); 
signal(SIGTTIN,SIG_IGN); 
signal(SIGTSTP,SIG_IGN); 
signal(SIGHUP ,SIG_IGN);
 所有的信号都有自己的名字。这些名字都以“SIG”开头,只是后面有所不同。开发人员可以通过这些名字了解到系统中发生了什么事。当信号出现时,开发人员可以要求系统进行以下三种操作:
 忽略信号。大多数信号都是采取这种方式进行处理的,这里就采用了这种用法。但值得注意的是对SIGKILL和SIGSTOP信号不能做忽略处理。
 捕捉信号。最常见的情况就是,如果捕捉到SIGCHID信号,则表示子进程已经终止。然后可在此信号的捕捉函数中调用waitpid()函数取得该子进程的进程ID和它的终止状态。另外,如果进程创建了临时文件,那么就要为进程终止信号SIGTERM编写一个信号捕捉函数来清除这些临时文件。
 执行系统的默认动作。对绝大多数信号而言,系统的默认动作都是终止该进程。对这些有关终端的信号,一般采用忽略处理,从而保障了终端免受干扰。
 这类信号分别是,SIGTTOU(表示后台进程写控制终端)、SIGTTIN(表示后台进程读控制终端)、SIGTSTP(表示终端挂起)和SIGHUP(进程组长退出时向所有会议成员发出的)。

2. 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 

3. 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。 

4. 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) 

5. 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(NOFILE在头文件中定义): 
for(i=0;i < NOFILE;i++)
close(i);

6. 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/tmp:
chdir("/tmp") 

7. 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); 

8. 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。这一点与BSD4不同,BSD4下必须显式等待子进程结束才能释放僵尸进程。

最后编辑:
作者:liujg
真实-不弄虚,不做假,做自己,不违心; 踏实-不浮躁,不盲从,不急功,不近利; 实学-不投机,不取巧,勤于学,精于业。