创建守护进程

本文详细阐述了在Linux环境中创建守护进程的全过程,包括创建子进程、改变当前目录为根目录、重设文件权限掩码、关闭文件描述符以及守护进程退出处理。通过实例代码,演示如何使用系统函数如fork、setsid、chdir、umask和信号处理来实现这一目标。

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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终端里造成一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终端里则可以执行其他命令,从而在形式上做到了与控制终端的脱离。  

        在Linux中父进程先于子进程退出会造成子进程成为孤儿进程,而每当系统发现一个孤儿进程时,就会自动由1号进程(init)收养它,这样,原先的子进程就会变成init进程的子进程。

在子进程中创建新会话

  这个步骤是创建守护进程中最重要的一步,虽然它的实现非常简单,但它的意义却非常重大。在这里使用的是系统函数setsid,在具体介绍setsid之前,首先要了解两个概念:进程组和会话期  

         进程组:是一个或多个进程的集合。进程组有进程组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。且该进程组ID不会因组长进程的退出而受到影响。  

         会话周期:会话期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。  

         接下来就可以具体介绍setsid的相关内容:  

        (1)setsid函数作用:  setsid函数用于创建一个新的会话,并担任该会话组的组长。

           调用setsid有下面的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?由于创建守护进程的第一步调用了fork函数来创建子进程,再将父进程退出。由于在调用了fork函数时,子进程全盘拷贝了父进程的会话期、进程组、控制终端等,虽然父进程退出了,但会话期、进程组、控制终端等并没有改变,因此,这还不是真正意义上的独立开来,而setsid函数能够使进程完全独立出来,从而摆脱其他进程的控制。

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。由于在进程运行中,当前目录所在的文件系统(如“/mnt/usb”)是不能 卸载的,这对以后的使用会造成诸多的麻烦(比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的问题,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式chdir。

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。比如,有个文件权限掩码是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)。

关闭文件描述符

  同文件权限码一样,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了的文件。这些被打开的文件可能永远不会被守护进程读写,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卸下。  在上面的第二步之后,守护进程已经与所属的控制终端失去了联系。因此从终端输入的字符不可能达到守护进程,守护进程中用常规方法(如printf)输出的字符也不可能在终端上显示出来。所以,文件描述符为0、1和2 的3个文件(常说的输入、输出和报错)已经失去了存在的价值,也应被关闭。通常按如下方式关闭文件描述符:  

===============================

  for(i=0;i<MAXFILE;i++)

       close(i);  

===============================

守护进程退出处理

  当用户需要外部停止守护进程运行时,往往会使用 kill命令停止该守护进程。所以,守护进程中需要编码来实现kill发出的signal信号处理,达到进程的正常退出。

===============================  

        signal(SIGTERM, sigterm_handler);

  void sigterm_handler(int arg)

  {  _running = 0;  }  

 ===============================  

        这样,一个简单的守护进程就建立起来了。  

        实现守护进程的完整实例(每隔10s在/tmp/dameon.log中写入一句话):

代码例子:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/stat.h>
#include <signal.h>
#define MAXFILE 65535
volatile sig_atomic_t _running = 1;
void sigterm_handler(int arg)
{
        _running = 0;
}

int main()
{
        pid_t pc;
        int i,fd,len;
        char *buf="this is a Dameon\n";
        len = strlen(buf);
        signal(SIGTERM, sigterm_handler);
        pc = fork(); //µÚÒ»²½

        if(pc<0){
        printf("error fork\n");
        exit(1);
        }
        else if(pc>0)
        exit(0);
        setsid(); //µÚ¶þ²½
        chdir("/"); //µÚÈý²½
        umask(0); //µÚËIJ½
        for(i=0;i<MAXFILE;i++) //µÚÎå²½
                close(i);
        signal(SIGTERM, sigterm_handler);
        while( _running ){
                if((fd=open("/tmp/dameon.log",O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND,0600))<0){
                perror("open");
                exit(1);
                }
                write(fd,buf,len);
                close(fd);
                usleep(10*1000); //10ºÁÃë
        }
        return 0;
}


  


<think>好的,用户现在想了解如何在C语言中创建守护进程,并且需要示例代码。根据之前的对话,用户已经得到了一些关于守护进程创建的基本步骤和代码示例,但现在他们可能希望更详细的解释或者更完整的代码示例。需要结合用户提供的引用内容,尤其是引用[2]中的代码,来构建一个更全面的回答。 首先,我需要确认用户的需求。用户明确提到“C语言创建守护进程示例代码”,因此需要提供一个完整的、符合最佳实践的代码示例,并详细解释每个步骤的作用。同时,用户可能对代码中的某些部分不太清楚,比如fork()、setsid()、信号处理等,需要逐一解释。 接下来,分析用户提供的引用内容。引用[1]概述了守护进程的基本概念和创建步骤,引用[2]提供了一个代码示例,引用[3]提到了信号处理的重要性。需要将这些内容整合到回答中,确保覆盖创建守护进程的关键步骤,包括fork两次、设置文件掩码、创建新会话、关闭文件描述符、处理信号等。 需要注意的是,用户之前的回答中提到了两次fork的守护进程模式,而在引用[2]的代码中只进行了一次fork。这可能是一个需要纠正的地方,因为标准的守护进程创建通常会调用两次fork来完全脱离终端会话。因此,在示例代码中需要补充这一点,并解释为什么需要两次fork。 另外,引用[2]中的代码关闭了标准输入、输出、错误输出,并将它们重定向到/dev/null,但代码中的重定向部分可能有误,需要检查是否正确。例如,使用open函数打开/dev/null后,需要将文件描述符0、1、2指向这些文件,而不仅仅是打开它们。可能需要使用dup2函数来正确重定向。 信号处理部分,用户提供的代码处理了SIGTERM,但通常守护进程还需要处理SIGHUP等信号,以重新读取配置文件或执行其他操作。因此,可能需要补充这部分内容,或者至少说明可以扩展的信号处理。 此外,需要解释每个步骤的原因,例如为什么需要调用setsid(),为什么需要改变工作目录,以及资源限制的处理等。这些细节能帮助用户更好地理解守护进程创建过程。 最后,确保代码示例正确无误,并附上编译和测试的步骤,方便用户实际操作。同时,可能还需要提到一些注意事项,比如日志记录、避免僵尸进程、使用系统日志服务(如syslog)等,以提高守护进程的可靠性。 总结步骤: 1. 第一次fork创建子进程,父进程退出,使子进程成为孤儿进程,由init接管。 2. 调用setsid()创建新会话,脱离终端控制。 3. 第二次fork确保守护进程无法重新获得终端。 4. 设置文件权限掩码umask(0)。 5. 改变工作目录到根目录,避免挂载点问题。 6. 关闭所有打开的文件描述符,并重定向标准流到/dev/null。 7. 处理信号,如SIGTERM和SIGHUP。 8. 主循环中实现守护进程的逻辑。 需要检查用户提供的代码是否符合这些步骤,并进行必要的修正和补充。例如,添加第二次fork,使用dup2正确重定向标准流,处理更多信号等。 另外,需要确保代码的可读性,添加注释说明每个步骤的作用,帮助用户理解。同时,可能还需要指出常见错误和调试方法,比如使用ps命令查看进程状态,查看系统日志等。 最后,生成相关问题,帮助用户进一步学习,比如如何让守护进程重新读取配置,如何处理资源限制,如何记录日志等。</think>### C语言创建守护进程完整指南 #### 一、标准守护进程创建步骤(含两次fork改进版) 根据Unix高级编程规范[^1],完整的守护进程创建流程包含以下关键步骤: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <fcntl.h> #include <signal.h> #include <sys/resource.h> #define LOCKFILE "/var/run/mydaemon.pid" #define LOCKMODE (S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IROTH) void daemon_shutdown(int sig) { unlink(LOCKFILE); // 清理锁文件 syslog(LOG_INFO, "Daemon exiting"); closelog(); exit(EXIT_SUCCESS); } int already_running(void) { int fd = open(LOCKFILE, O_RDWR|O_CREAT, LOCKMODE); if (fd < 0) return 1; if (lockf(fd, F_TLOCK, 0) < 0) return 1; ftruncate(fd, 0); char buf[16]; sprintf(buf, "%ld", (long)getpid()); write(fd, buf, strlen(buf)+1); return 0; } int main() { struct sigaction sa; pid_t pid; // 第一次fork脱离终端控制 if ((pid = fork()) < 0) { perror("fork error"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid != 0) /* parent */ { exit(EXIT_SUCCESS); } // 创建新会话(脱离控制终端) if (setsid() < 0) { perror("setsid error"); exit(EXIT_FAILURE); } // 第二次fork确保无法重新获得终端 if ((pid = fork()) < 0) { perror("fork error"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid != 0) /* parent */ { exit(EXIT_SUCCESS); } // 设置文件权限掩码 umask(0); // 改变工作目录 if (chdir("/") < 0) { perror("chdir error"); exit(EXIT_FAILURE); } // 关闭所有文件描述符 struct rlimit rl; if (getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0) { perror("getrlimit error"); exit(EXIT_FAILURE); } for (int i = 0; i < rl.rlim_max; i++) close(i); // 重定向标准文件描述符 open("/dev/null", O_RDONLY); // stdin open("/dev/null", O_RDWR); // stdout open("/dev/null", O_RDWR); // stderr // 单实例检查 if (already_running()) { syslog(LOG_ERR, "Daemon already running"); exit(EXIT_FAILURE); } // 配置信号处理 sa.sa_handler = daemon_shutdown; sigemptyset(&sa.sa_mask); sa.sa_flags = 0; if (sigaction(SIGTERM, &sa, NULL) < 0) { syslog(LOG_ERR, "Can't catch SIGTERM"); exit(EXIT_FAILURE); } if (sigaction(SIGHUP, &sa, NULL) < 0) { syslog(LOG_ERR, "Can't catch SIGHUP"); exit(EXIT_FAILURE); } // 主守护进程循环 while(1) { // 实际工作代码 sleep(10); // 示例休眠 } return EXIT_SUCCESS; } ``` #### 二、关键步骤详解 1. **双重fork技术** 第一次`fork()`使进程成为后台进程,第二次`fork()`确保进程不再是会话首进程,防止重新获得终端控制权[^1] 2. **资源清理** - `umask(0)`重置文件权限掩码 - `chdir("/")`避免影响文件系统卸载 - `close()`关闭所有继承的文件描述符 3. **输入输出重定向** 通过`open("/dev/null")`将标准输入输出重定向到空设备,防止意外I/O操作 4. **单实例控制** 使用`lockf()`实现文件锁机制,防止多个实例同时运行 5. **信号处理** 捕获`SIGTERM`和`SIGHUP`信号实现优雅终止和配置重载 #### 三、编译与测试方法 ```bash # 编译程序 gcc -o mydaemon mydaemon.c # 启动守护进程 ./mydaemon # 验证进程状态 ps -ef | grep mydaemon # 应显示类似: # root 12345 1 0 14:30 ? 00:00:00 ./mydaemon # 终止守护进程 kill -TERM `cat /var/run/mydaemon.pid` ``` #### 四、生产环境增强建议 1. 日志记录 使用`syslog`代替标准输出,配置`/etc/syslog.conf`实现日志分级存储 2. 资源限制 通过`setrlimit()`设置核心转储文件大小限制 3. 性能监控 集成Prometheus exporter或开放状态查询端口 4. 配置热加载 通过`SIGHUP`信号触发配置文件重载: ```c void reload_config(int sig) { // 重新读取配置文件 syslog(LOG_INFO, "Reloading configuration"); } ```
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