守护进程

最新推荐文章于 2023-07-24 10:03:17 发布

zhuhuiyu_

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分类专栏： Linux 文章标签： linux c语言

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本文介绍守护进程的实现方法，包括六个关键步骤；探讨如何利用kill系统调用来判断进程是否存活；并提供一种确保某个执行文件仅有一个实例运行的方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

本文主要包括三个部分：
一是如何实现一个守护进程，二是如何检测一个进程是否活着，三是保证某一执行文件只有一个实例在运行。

1.守护进程

守护进程的最大特点就是脱离了中断，Linux提供了一个系统调用daemon()，要想自定义实现的话，主要包括以下六个步骤：
1.第一步是使用umask函数，把所有的文件屏蔽字置0。文件屏蔽字是可以继承的，当你有相关操作时，如果你要创建一个文件，继承过来的屏蔽字可能阻止你创建相关属性的文件。比如：如果你明确的创建一个文件为组可读，组可写。如果你没有把屏蔽字清零，那么继承过来的屏蔽字可能不允许你添加这两个属性。
2.第二步，创建一个子进程，并且令父进程退出。这样做有以下几个好处：一，如果守护进程是一个简单的shell命令启动的，那么父进程的终止可以使shell认为这个命令已经执行结束了。二，子进程继承了父进程的组ID，但又有自己的进程ID，所以我们可以保证目前的子进程不是进程组长。这一步也是我们接下来要用到的setid函数之前的必要条件。
3.使用setsid函数创建一个新的对会话。首先，该进程变为一个新的会话组的会话头。其次，成为了新的进程组的组长。最后该进程不再控制终端。在system V 下，一些人建议在此时重新fork一次，并且令父进程退出。第二个子进程仍然是一个守护进程。这样做可以保证当前进程不是一个会话组的组长，这样就可以防止他获得控制终端的能力。作为选择，为了防止获得终端的控制权，确定打开终端驱动时明确设置O_NOCTTY。
4.把当前工作目录变为根目录。当前的工作目录是继承父进程的。守护进程是一直存在的，除非你重启计算机。如果你的守护进程是挂载到文件系统上的，那这个文件系统就不能卸载掉。
5.不需要的文件描述符应当关掉。这样可以防止守护进程持有从父进程继承过来的文件描述符。我们可以获取最大的文件描述符，或者使用getrlimit函数来决定最大的文件描述符的值。并且全部关闭。(非必要)
6.一些守护进程把0，1，2这三个文件描述符指向/dev/null，这样的话，当库函数试图通过标准输入输出，标准错误时是没有效果的。当一个守护进程脱离了终端时，就没有地方打印信息；也没有地方接收来自用户的交互式输入。甚至当一个守护进程从一个交互式的会话开始，守护进程在后台运行，登陆会话关闭也不会影响到守护进程。如果其他用户用同样的终端登陆，我们不用设想从守护进程打印信息到终端，也别指望用户读取守护进程。
以上主要参考考：http://www.cnblogs.com/iceocean/articles/1650475.html

2.如何检查一个进程是否活着

判断一个进程是否活着，我们主要是通过kill这一系统调用来完成，先看一下kill的manual page：

<code class="hljs vhdl has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;">#include <sys/types.h>    
#include <<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">signal</span>.h>    
int kill(pid_t pid, int sig)    
    DESCRIPTION    
    The  kill()  system  call can be used <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span> send any <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">signal</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span> any <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span>    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">group</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">or</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span>.    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">If</span> pid <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> <span class="hljs-typename" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">positive</span>, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">then</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">signal</span> sig <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> sent <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span> pid.    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">If</span> pid equals <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">then</span> sig <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> sent <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span> every <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">in</span> the <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">group</span>    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">of</span> the current <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span>    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">If</span> pid equals -<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">then</span> sig <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> sent <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span> every <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">for</span> which the call-    
    ing <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span> has permission  <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span>  send  signals,  except  <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">for</span>  <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span>  <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>    
    (init), but see below.    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">If</span>  pid  <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> less than -<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">then</span> sig <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> sent <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span> every <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">process</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">in</span> the pro-    
    cess <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">group</span> -pid.    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">If</span> sig <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">then</span> no <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">signal</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span> sent, but error checking <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">is</span>  still  per-    
    formed.    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span> you can send a <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">signal</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">to</span> PID, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">and</span> returns <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span> you can<span class="hljs-attribute" style="box-sizing: border-box;">'t</span> (don<span class="hljs-attribute" style="box-sizing: border-box;">'t</span> have <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">access</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">or</span> invalid PID)。  </code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; opacity: 0.665015; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li></ul><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li></ul>

所以kill(pid,0)可以用于检测一个为pid的进程是否还活着[在shell下面可以用ps来查找],基本逻辑如下:

<code class="hljs vbnet has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;"><span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span>(kill(pid,<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>)!=<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>)    
    it<span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">'s dead.    </span>
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">else</span>    
    it<span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">'s alive. </span></code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; opacity: 0.665015; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li></ul><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li></ul>

3.保证某一执行文件只有一个实例在运行

这样的需求主要是解决保证只有同时只有一个这样的进程在运行，像MySQL都这样处理：
1.启动进程后，先检查pid文件是否存在，存在则读取之前写入的pid，然后用上面的kill(pid,0);来检查是否活着，
2.活着则退出进程，不允许再启动一个进程，否则启动并将当前的pid写入pid文件。写入的时候要锁住文件，避免
其他进程也往里面写，主要是lockf这个系统调用，方法是：

<code class="hljs cpp has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;"><span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> writePidFile(<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">const</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">char</span> *szPidFile)    
{    
    <span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">/*open the file*/</span>    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">char</span>            str[<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">32</span>];    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> lfp = open(szPidFile, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0600</span>);    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span> (lfp < <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>) <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">exit</span>(<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">1</span>);    

    <span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">/*F_LOCK(block&lock) F_TLOCK(try&lock) F_ULOCK(unlock) F_TEST(will not lock)*/</span>    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span> (lockf(lfp, F_TLOCK, <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>) < <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>) {    
        <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">fprintf</span>(stderr, <span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"Can't Open Pid File: %s"</span>, szPidFile);    
        <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">exit</span>(<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>);    
    }    

    <span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">/*get the pid,and write it to the pid file.*/</span>    
    <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">sprintf</span>(str, <span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"%d\n"</span>, getpid()); <span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">// \n is a symbol.    </span>
    ssize_t len = <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">strlen</span>(str);    
    ssize_t ret = write(lfp, str, len);    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span> (ret != len ) {    
        <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">fprintf</span>(stderr, <span class="hljs-string" style="color: rgb(0, 136, 0); box-sizing: border-box;">"Can't Write Pid File: %s"</span>, szPidFile);    
        <span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">exit</span>(<span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>);    
    }    
    close(lfp);    
}    </code>