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什么是守护进程 创建守护进程的步骤是什么?

  2022-05-14 我要评论
  可能很多伙伴对于守护进程都很陌生甚至都不知道守护进程是什么守护进程是操作系统后台的一种特殊进程像Linux系统的大多数服务器都是通过守护进程实现的今天给大家科普一下什么是守护进程以及linux系统如何创建守护进程
 
  一、守护进程是什么?
 
  Linux Daemon(守护进程)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它不需要用户输入就能运行而且提供某种服务不是对整个系统就是对某个用户程序提供服务Linux系统的大多数服务器就是通过守护进程实现的常见的守护进程包括系统日志进程syslogd、 web服务器httpd、邮件服务器sendmail和数据库服务器mysqld等
 
  守护进程一般在系统启动时开始运行除非强行终止否则直到系统关机都保持运行守护进程经常以超级用户(root)权限运行因为它们要使用特殊的端口(1-1024)或访问某些特殊的资源
 
  一个守护进程的父进程是init进程因为它真正的父进程在fork出子进程后就先于子进程exit退出了所以它是一个由init继承的孤儿进程守护进程是非交互式程序没有控制终端所以任何输出无论是向标准输出设备stdout还是标准出错设备stderr的输出都需要特殊处理
 
  守护进程的名称通常以d结尾比如sshd、xinetd、crond等
 
  二、创建守护进程的步骤
 
  首先我们要了解一些基本概念:
 
  1、进程组 :
  每个进程也属于一个进程组
  每个进程主都有一个进程组号该号等于该进程组组长的PID号 
  一个进程只能为它自己或子进程设置进程组ID号
 
  2、会话期:
  会话期(session)是一个或多个进程组的集合
  setsid()函数可以建立一个对话期:
  如果调用setsid的进程不是一个进程组的组长此函数创建一个新的会话期
  (1)此进程变成该对话期的首进程
  (2)此进程变成一个新进程组的组长进程
  (3)此进程没有控制终端如果在调用setsid前该进程有控制终端那么与该终端的联系被解除 如果该进程是一个进程组的组长此函数返回错误
  (4)为了保证这一点我们先调用fork()然后exit()此时只有子进程在运行
  现在我们来给出创建守护进程的所需步骤:
  编写守护进程的一般步骤:
  (1)在父进程中执行fork并exit推出;
  (2)在子进程中调用setsid函数创建新的会话;
  (3)在子进程中调用chdir函数让根目录 ”/” 成为子进程的工作目录;
  (4)在子进程中调用umask函数设置进程的umask为0;
  (5)在子进程中关闭任何不需要的文件描述符
  说明:
  (1)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
  (2)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
  (3) 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)
  (4)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:
  for(i=0;i 关闭打开的文件描述符close(i);>
  (5) 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/tmpchdir("/")
  (6)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);
  (7)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
 
  三、创建守护进程
 
  在创建之前我们先了解setsid()使用:
#include <unistd.h>
       pid_t setsid(void);
DESCRIPTION 
       setsid()  creates a new session if the calling process is not a process 
       group leader.  The calling process is the leader of  the  new  session, 
       the  process group leader of the new process group, and has no control- 
       ling tty.  The process group ID and session ID of the  calling  process 
       are set to the PID of the calling process.  The calling process will be 
       the only process in this new process group and in this new session.
  //调用进程必须是非当前进程组组长调用后产生一个新的会话期且该会话期中只有一个进程组且该进程组组长为调用进程没有控制终端新产生的group ID 和 session ID 被设置成调用进程的PID
RETURN VALUE 
       On success, the (new) session ID of the calling  process  is  returned. 
       On  error,  (pid_t) -1  is  returned,  and errno is set to indicate the 
       error.
  现在根据上述步骤创建一个守护进程:
  以下程序是创建一个守护进程然后利用这个守护进程每个一分钟向daemon.log文件中写入当前时间
01#include <stdio.h>
02#include <unistd.h>
03#include <stdlib.h>
04#include <time.h>
05#include <fcntl.h>
06#include <string.h>
07#include <sys/stat.h>
08#define ERR_EXIT(m) \
09do\
10{\
11perror(m);\
12exit(EXIT_FAILURE);\
13}\
14while (0);\
15void creat_daemon(void);
16int main(void)
17{
18time_t t;
19int fd;
20creat_daemon();
21while(1){
22fd = open("daemon.log",O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,0644);
23if(fd == -1)
24ERR_EXIT("open error");
25t = time(0);
26char *buf = asctime(localtime(&t));
27write(fd,buf,strlen(buf));
28close(fd);
29sleep(60);
30}
31return 0;
32}
33void creat_daemon(void)
34{
35pid_t pid;
36pid = fork();
37if( pid == -1)
38ERR_EXIT("fork error");
39if(pid > 0 )
40exit(EXIT_SUCCESS);
41if(setsid() == -1)
42ERR_EXIT("SETSID ERROR");
43chdir("/");
44int i;
45for( i = 0; i < 3; ++i)
46{
47close(i);
48open("/dev/null", O_RDWR);
49dup(0);
50dup(0);
51}
52umask(0);
53return;
54}
复制代码
  结果:

 
守护进程是什么?linux创建守护进程的步骤详解
  结果显示:当我一普通用户执行a.out时进程表中并没有出现新创建的守护进程但当我以root用户执行时成功了并在/目录下创建了daemon.log文件cat查看后确实每个一分钟写入一次为什么只能root执行那是因为当我们创建守护进程时已经将当前目录切换我/目录所以当我之后创建daemon.log文件是其实是在/目录下那肯定不行因为普通用户没有权限或许你会问那为啥没报错呢?其实是有出错只不过我们在创建守护进程时已经将标准输入关闭并重定向到/dev/null所以看不到错误信息
 
  四、利用库函数daemon()创建守护进程
 
  其实我们完全可以利用daemon()函数创建守护进程其函数原型:
#include <unistd.h>
int daemon(int nochdir, int noclose);
DESCRIPTION 
       The daemon() function is for programs wishing to detach themselves from 
       the controlling terminal and run in the background as system daemons.
       If nochdir is zero, daemon()  changes  the  process’s  current  working 
       directory to the root directory ("/"); otherwise,
       If  noclose is zero, daemon() redirects standard input, standard output 
       and standard error to /dev/null; otherwise,  no  changes  are  made  to 
       these file descriptors.
  功能:创建一个守护进程
  参数:
  nochdir:=0将当前目录更改至“/”
  noclose:=0将标准输入、标准输出、标准错误重定向至“/dev/null”
  返回值:
  成功:0
  失败:-1
  现在我们利用daemon()改写刚才那个程序:
01#include <stdio.h>
02#include <unistd.h>
03#include <stdlib.h>
04#include <time.h>
05#include <fcntl.h>
06#include <string.h>
07#include <sys/stat.h>
08#define ERR_EXIT(m) \
09do\
10{\
11perror(m);\
12exit(EXIT_FAILURE);\
13}\
14while (0);\
15void creat_daemon(void);
16int main(void)
17{
18time_t t;
19int fd;
20if(daemon(0,0) == -1)
21ERR_EXIT("daemon error");
22while(1){
23fd = open("daemon.log",O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,0644);
24if(fd == -1)
25ERR_EXIT("open error");
26t = time(0);
27char *buf = asctime(localtime(&t));
28write(fd,buf,strlen(buf));
29close(fd);
30sleep(60);
31}
32return 0;
33}
复制代码
  当daemon(0,0)时:
 
守护进程是什么?linux创建守护进程的步骤详解
  结果同刚才一样也是只有root才能成功普通用户执行时看不到错误信息
  现在让daemon(0,1)就是不关闭标准输入输出结果:
 
守护进程是什么?linux创建守护进程的步骤详解
  可以看到错误信息
  现在让daemon(1,0)就是不重定向结果如下:
 
守护进程是什么?linux创建守护进程的步骤详解
  这次普通用户执行成功了以为没有切换到/目录下有权限
  其实我们可以利用我们刚才写的创建守护进程程序默认daemon()实现:
  代码如下:
01#include <stdio.h>
02#include <unistd.h>
03#include <stdlib.h>
04#include <time.h>
05#include <fcntl.h>
06#include <string.h>
07#include <sys/stat.h>
08#define ERR_EXIT(m) \
09do\
10{\
11perror(m);\
12exit(EXIT_FAILURE);\
13}\
14while (0);\
15void creat_daemon(int nochdir, int noclose);
16int main(void)
17{
18time_t t;
19int fd;
20creat_daemon(0,0);
21while(1){
22fd = open("daemon.log",O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,0644);
23if(fd == -1)
24ERR_EXIT("open error");
25t = time(0);
26char *buf = asctime(localtime(&t));
27write(fd,buf,strlen(buf));
28close(fd);
29sleep(60);
30}
31return 0;
32}
33void creat_daemon(int nochdir, int noclose)
34{
35pid_t pid;
36pid = fork();
37if( pid == -1)
38ERR_EXIT("fork error");
39if(pid > 0 )
40exit(EXIT_SUCCESS);
41if(setsid() == -1)
42ERR_EXIT("SETSID ERROR");
43if(nochdir == 0)
44chdir("/");
45if(noclose == 0){
46int i;
47for( i = 0; i < 3; ++i)
48{
49close(i);
50open("/dev/null", O_RDWR);
51dup(0);
52dup(0);
53}
54umask(0);
55return;
56}
复制代码
  关于linux系统创建守护进程的操作步骤就给大家讲解到这里了在这方面有需要的不妨按上述操作一下

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