Linux中如何編寫守護(hù)進(jìn)程程序

守護(hù)進(jìn)程（Daemon）也稱為精靈進(jìn)程，是運(yùn)行在后臺(tái)的一種特殊進(jìn)程，它獨(dú)立于控制終端并且周期性地執(zhí)行某種任務(wù)或等待處理某些事情的發(fā)生，主要表現(xiàn)為以下兩個(gè)特點(diǎn)：

? 長(zhǎng)期運(yùn)行。守護(hù)進(jìn)程是一種生存期很長(zhǎng)的一種進(jìn)程，它們一般在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始運(yùn)行，除非強(qiáng)行終止，否則直到系統(tǒng)關(guān)機(jī)都會(huì)保持運(yùn)行。與守護(hù)進(jìn)程相比，普通進(jìn)程都是在用戶登錄或運(yùn)行程序時(shí)創(chuàng)建，在運(yùn)行結(jié)束或用戶注銷時(shí)終止，但守護(hù)進(jìn)程不受用戶登錄注銷的影響，它們將會(huì)一直運(yùn)行著、直到系統(tǒng)關(guān)機(jī)。

? 與控制終端脫離。在 Linux 中，系統(tǒng)與用戶交互的界面稱為終端，每一個(gè)從終端開(kāi)始運(yùn)行的進(jìn)程都會(huì)依附于這個(gè)終端，這是上一小節(jié)給大家介紹的控制終端，也就是會(huì)話的控制終端。當(dāng)控制終端被關(guān)閉的時(shí)候，該會(huì)話就會(huì)退出，由控制終端運(yùn)行的所有進(jìn)程都會(huì)被終止，這使得普通進(jìn)程都是和運(yùn)行該進(jìn)程的終端相綁定的；但守護(hù)進(jìn)程能突破這種限制，它脫離終端并且在后臺(tái)運(yùn)行，脫離終端的目的是為了避免進(jìn)程在運(yùn)行的過(guò)程中的信息在終端顯示并且進(jìn)程也不會(huì)被任何終端所產(chǎn)生的信息所打斷。

守護(hù)進(jìn)程是一種很有用的進(jìn)程。Linux 中大多數(shù)服務(wù)器就是用守護(hù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的，譬如，Internet 服務(wù)器 inetd、Web 服務(wù)器 httpd 等。同時(shí)，守護(hù)進(jìn)程完成許多系統(tǒng)任務(wù)，譬如作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程 crond 等。

守護(hù)進(jìn)程 Daemon，通常簡(jiǎn)稱為 d，一般進(jìn)程名后面帶有 d 就表示它是一個(gè)守護(hù)進(jìn)程。守護(hù)進(jìn)程與終端無(wú)任何關(guān)聯(lián)，用戶的登錄與注銷與守護(hù)進(jìn)程無(wú)關(guān)、不受其影響，守護(hù)進(jìn)程自成進(jìn)程組、自成會(huì)話，即pid=gid=sid。通過(guò)命令"ps -ajx"查看系統(tǒng)所有的進(jìn)程，如下所示：

TTY 一欄是問(wèn)號(hào)？表示該進(jìn)程沒(méi)有控制終端，也就是守護(hù)進(jìn)程，其中 COMMAND 一欄使用中括號(hào)[]括起來(lái)的表示內(nèi)核線程，這些線程是在內(nèi)核里創(chuàng)建，沒(méi)有用戶空間代碼，因此沒(méi)有程序文件名和命令行，通常采用 k 開(kāi)頭的名字，表示 Kernel。

編寫守護(hù)進(jìn)程程序

1. 創(chuàng)建子進(jìn)程、終止父進(jìn)程。父進(jìn)程調(diào)用 fork()創(chuàng)建子進(jìn)程，然后父進(jìn)程使用 exit()退出，這樣做實(shí)現(xiàn)了下面幾點(diǎn)。第一，如果該守護(hù)進(jìn)程是作為一條簡(jiǎn)單地 shell 命令啟動(dòng)，那么父進(jìn)程終止會(huì)讓 shell 認(rèn)為這條命令已經(jīng)執(zhí)行完畢。第二，雖然子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的進(jìn)程組ID，但它有自己獨(dú)立的進(jìn)程ID，這保證了子進(jìn)程不是一個(gè)進(jìn)程組的組長(zhǎng)進(jìn)程，這是下面將要調(diào)用 setsid 函數(shù)的先決條件！
2. 子進(jìn)程調(diào)用 setsid 創(chuàng)建會(huì)話。setsid()函數(shù)創(chuàng)建新的會(huì)話，由于之前子進(jìn)程并不是進(jìn)程組的組長(zhǎng)進(jìn)程，所以調(diào)用 setsid()會(huì)使得子進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)新的會(huì)話，子進(jìn)程成為新會(huì)話的首領(lǐng)進(jìn)程，同樣也創(chuàng)建了新的進(jìn)程組、子進(jìn)程成為組長(zhǎng)進(jìn)程，此時(shí)創(chuàng)建的會(huì)話將沒(méi)有控制終端。所以這里調(diào)用 setsid 有三個(gè)作用：讓子進(jìn)程擺脫原會(huì)話的控制、讓子進(jìn)程擺脫原進(jìn)程組的控制和讓子進(jìn)程擺脫原控制終端的控制。在調(diào)用 fork 函數(shù)時(shí)，子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的會(huì)話、進(jìn)程組、控制終端等，雖然父進(jìn)程退出了，但原先的會(huì)話期、進(jìn)程組、控制終端等并沒(méi)有改變，因此，那還不是真正意義上使兩者獨(dú)立開(kāi)來(lái)。setsid 函數(shù)能夠使子進(jìn)程完全獨(dú)立出來(lái)，從而脫離所有其他進(jìn)程的控制。
3. 將工作目錄更改為根目錄。子進(jìn)程是繼承了父進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄，由于在進(jìn)程運(yùn)行中，當(dāng)前目錄所在的文件系統(tǒng)是不能卸載的，這對(duì)以后使用會(huì)造成很多的麻煩。因此通常的做法是讓“/”作為守護(hù)進(jìn)程的當(dāng)前目錄，當(dāng)然也可以指定其 它目錄來(lái)作為守護(hù)進(jìn)程的工作目錄。
4. 重設(shè)文件權(quán)限掩碼 umask。文件權(quán)限掩碼 umask 用于對(duì)新建文件的權(quán)限位進(jìn)行屏蔽，在 5.5.5 小節(jié)中有介紹。由于使用 fork 函數(shù)新建的子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的文件權(quán)限掩碼，這就給子進(jìn)程使用文件帶來(lái)了諸多的麻煩。因此，把文件權(quán)限掩 碼設(shè)置為 0，確保子進(jìn)程有最大操作權(quán)限、這樣可以大大增強(qiáng)該守護(hù)進(jìn)程的靈活性。設(shè)置文件權(quán)限掩碼的函數(shù)是 umask，通常的使用方法為 umask(0)。
5. 關(guān)閉不再需要的文件描述符。子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的所有文件描述符，這些被打開(kāi)的文件可能永遠(yuǎn)不會(huì)被守護(hù)進(jìn)程（此時(shí)守護(hù)進(jìn)程指的就是子進(jìn)程，父進(jìn)程退出、子進(jìn)程成為守護(hù)進(jìn)程）讀或?qū)?，但它們一樣消耗系統(tǒng)資源，可能導(dǎo)致所在的文件系統(tǒng)無(wú)法卸載，所以必須關(guān)閉這些文件，這使得守護(hù)進(jìn)程不再持有從其父進(jìn)程繼承過(guò)來(lái)的任何文件描述符。
6. 將文件描述符號(hào)為 0、1、2 定位到/dev/null。將守護(hù)進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出以及標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤重定向到/dev/null，這使得守護(hù)進(jìn)程的輸出無(wú)處顯示、也無(wú)處從交互式用戶那里接收輸入。
7. 忽略 SIGCHLD 信號(hào)。處理 SIGCHLD 信號(hào)不是必須的，但對(duì)于某些進(jìn)程，特別是并發(fā)服務(wù)器進(jìn)程往往是特別重要的，服務(wù)器進(jìn)程在接收到客戶端請(qǐng)求時(shí)會(huì)創(chuàng)建子進(jìn)程去處理該請(qǐng)求，如果子進(jìn)程結(jié)束之后，父進(jìn)程沒(méi)有去 wait 回收子進(jìn)程，則子進(jìn)程將成為僵尸進(jìn)程；如果父進(jìn)程 wait 等待子進(jìn)程退出，將又會(huì)增加父進(jìn)程的負(fù)擔(dān)、也就是增加服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，影響服務(wù)器進(jìn)程的并發(fā)性能，在 Linux 下，可以將 SIGCHLD 信號(hào)的處理方式設(shè)置為SIG_IGN，也就是忽略該信號(hào)，可讓內(nèi)核將僵尸進(jìn)程轉(zhuǎn)交給 init 進(jìn)程去處理，這樣既不會(huì)產(chǎn)生僵尸進(jìn)程、又省去了服務(wù)器進(jìn)程回收子進(jìn)程所占用的時(shí)間。

#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >
#include < unistd.h >
#include < sys/types.h >
#include < sys/stat.h >
#include < fcntl.h >
#include < signal.h >
int main(void) {
   pid_t pid;
   int i;
   /* 創(chuàng)建子進(jìn)程 */
   pid = fork();
   if (0 > pid) {
     perror("fork error");
     exit(-1);
   }
   else if (0 < pid)//父進(jìn)程
     exit(0); //直接退出
   /*
   *子進(jìn)程
   */
   /* 1.創(chuàng)建新的會(huì)話、脫離控制終端 */
   if (0 > setsid()) {
   perror("setsid error");
   exit(-1);
   }
   /* 2.設(shè)置當(dāng)前工作目錄為根目錄 */
   if (0 > chdir("/")) {
     perror("chdir error");
     exit(-1);
   }
   /* 3.重設(shè)文件權(quán)限掩碼 umask */
   umask(0);
   /* 4.關(guān)閉所有文件描述符 */
   for (i = 0; i < sysconf(_SC_OPEN_MAX); i++)
     close(i);
   /* 5.將文件描述符號(hào)為 0、1、2 定位到/dev/null */
   open("/dev/null", O_RDWR);
   dup(0);
   dup(0);
   /* 6.忽略 SIGCHLD 信號(hào) */
   signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
   /* 正式進(jìn)入到守護(hù)進(jìn)程 */
   for ( ; ; ) {
     sleep(1);
     puts("守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行中......");
   }
   exit(0);
}

整個(gè)代碼的編寫都是根據(jù)上面的介紹來(lái)完成的。運(yùn)行之后，沒(méi)有任何打印信息輸出，原因在于守護(hù)進(jìn)程已經(jīng)脫離了控制終端，它的打印信息并不會(huì)輸出顯示到終端，在代碼中已經(jīng)將標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出以及錯(cuò)誤重定位到了/dev/null，/dev/null 是一個(gè)黑洞文件，自 然是看不到輸出信息。

守護(hù)進(jìn)程可以通過(guò)終端命令行啟動(dòng)，但通常它們是由系統(tǒng)初始化腳本進(jìn)行啟動(dòng)，譬如/etc/rc*或 /etc/init.d/*等。