Linux守护进程

一、简介
守护进程,也就是所谓的“常驻程序”,是运行在后台的一种特殊进程。独立于控制终端且周期性执行某种任务或等待处理某些发生的事件。Linux大多数的服务器都是用守护进程来实现的。如Internet服务器inetd,Web服务器httpd等。
二、分类
服务器类型的守护进程基本上有两种类型:
1.总在运行的服务器
当操作系统启动时,这些服务器从/etc/rc等启动文件自动运行。有httpd,sendmail等。

2.只在需要时才运行的服务器
这些服务器是从inetd(xinetd)中启动。inetd超级服务器监听多个TCP/IP端口等待入境的请求,并且能够按需自动启动守护进程的灵活程序。

三、特点
1.后台运行(最重要特点)
2.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,回话,进程组,工作目录和文件创建掩模等)。
3.启动方式特殊。(可以从启动脚本/etc/rc.d启动,有作业规划进程crond启动,或者由用户在shell终端启动)

四、编程要点
编写守护进程实际上是把一个普通进程按照守护进程的特点改造成守护进程。Linux是基于System V的SVR4并遵循Posix
标准。编程要点如下:
1.后台运行
为了使守护进程进入后台执行,方法是在进程中调用fork创建出子进程,然后调用exit使父进程结束,让子进程进入后台执行。
if(pid = fork())
exit(0);

2.脱离控制终端,登录会话和进程组
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就是父进程的PID。登录会话可包含多个进程组,他们共享一个控制终端。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。要摆脱它们,使之不受影响的方法是在后台运行的基础上,调用setsid()使进程成为会话组长。
setsid();

3.禁止进程重新打开控制终端
进程已经成为了无终端的会话组长,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);

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,不关闭会浪费资源,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。需要关闭他们。
for(i=0;i

#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<sys/param.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
void init_daemon(void)
{
 int pid;
 int i;
 //1.创建子进程,父进程退出
 if(pid=fork())
 {
  exit(0);  //父进程退出
 }
 else if(pid < 0)
 {
  exit(1);  //fork失败
 }
 //2.脱离控制终端,登录会话和进程组
 setsid(); //第一子进程,成为新会话和父进程,与控制终端分离

 //3.禁止进程重新打开终端,结束第一子进程
 if(pid=fork())
 {
  exit(0);  //结束第一子进程
 }
 else if(pid < 0)
 {
  exit(1);
 }
 //4.关闭打开的文件描述符
 for(i=0;i< NOFILE;++i)
  close(i);
 //5.改变工作目录到/tmp
 chdir("/tmp");

 //6.重设文件创建掩模
 umask(0);
 return;    
}

守护进程案例:

1.init_daemon.c
/** name : init_daemon
**  function: 生成守护进程
*/
/****************STRAT**********************/
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<sys/param.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
void init_daemon(void)
{
 int pid;
 int i;
 //1.创建子进程,父进程退出
 if(pid=fork())
 {
  exit(0);  //父进程退出
 }
 else if(pid < 0)
 {
  exit(1);  //fork失败
 }
 //2.脱离控制终端,登录会话和进程组
 setsid(); //第一子进程,成为新会话和父进程,与控制终端分离

 //3.禁止进程重新打开终端,结束第一子进程
 if(pid=fork())
 {
  exit(0);  //结束第一子进程
 }
 else if(pid < 0)
 {
  exit(1);
 }
 //4.关闭打开的文件描述符
 for(i=0;i< NOFILE;++i)
  close(i);
 //5.改变工作目录到/tmp
 chdir("/tmp");

 //6.重设文件创建掩模
 umask(0);
 return;    
}

/*******************END**************************/
2.test.c
/** name : test
**  function: 创建主进程,调用init_daemon创建守护进程
**  实现5秒写一次日志的守护进程。^_^
*/
/****************STRAT**********************/
#include<stdio.h>
#include<time.h>
void init_daemon(void);
void main()
{
 FILE *fp;
 time_t t;
 init_daemon();
 while(1)
 {
  sleep(5);
  if((fp=fopen("test.log","a"))>=0)
  {
   t=time(0);
   fprintf(fp,"Im herea at %s by daemon.\n",asctime(localtime(&t)));
   fclose(fp);
  }
 }
}
/*******************END**************************/

在Linux中编译,我所使用到的环境为Fedora 14 2.6内核。

结果如图,实现了每5秒向/tmp/test.log的守护进程。
Fedora14 2.6

### Linux 守护进程的创建与管理 #### 什么是守护进程守护进程是一种特殊的后台进程,在系统启动时自动运行,并在系统关闭时终止。它们不依赖于任何特定用户的交互操作,主要用于提供服务功能,例如 SSH 服务、网络管理服务等[^1]。 #### 守护进程的特点 - **长期运行**:守护进程通常会在整个系统生命周期内持续运行。 - **无控制终端**:这些进程脱离了父进程以及控制终端的影响,因此即使用户退出登录也不会影响其正常工作。 - **独立性强**:作为后台任务执行,不会干扰前台其他应用程序的操作[^3]。 #### 创建守护进程的主要步骤 以下是构建一个标准守护进程的一般过程: 1. **fork() 子进程并让父进程退出** 这一步是为了使新生成的子进程不再受原始 shell 的信号影响。当调用了 `exit(0)` 后,原父进程结束掉自己,从而使得当前正在运行的新 fork 出来的子进程成为孤儿状态,由 init (PID=1) 接管[^4]。 2. **设置新的会话 ID 和组长身份** 调用 `setsid()` 方法来建立一个新的 session 并将其设为主领头者(session leader),这样可以确保该进程没有关联到任何一个 tty 设备上[^5]。 3. **改变当前的工作目录至根路径 ("/") 或指定位置** 防止占用挂载点导致无法卸载磁盘分区等问题发生。通过更改 chdir("/") 来解决这个问题。 4. **重置文件模式掩码 umask** 使用函数 `umask(0)` 将默认权限屏蔽字清零以便能够自由定义所创建资源的具体访问属性。 5. **关闭不需要的标准输入/输出流描述符** 关闭 stdin, stdout 及 stderr 文件句柄以避免不必要的 I/O 行为干扰实际业务逻辑处理。 6. **重新打开日志记录设备或其他必要的管道连接** 如果需要的话,则应该在此阶段初始化 syslog 或类似的机制用于跟踪调试信息或者错误报告用途。 7. **最后再次 fork 新一代子线程再杀死旧版实例** 此举进一步增强了安全性,因为此时已经完全摆脱了所有可能存在的外部环境变量绑定关系。 8. **完成上述准备工作之后就可以正式进入主循环体开始履行职责啦!** 下面给出一段简单的 Python 实现代码示例展示如何按照以上原则编写自己的 daemon service: ```python import os import sys import time def create_daemon(): try: pid = os.fork() if pid > 0: # Parent process exits after creating the child. sys.exit(0) except OSError as e: print(f"Fork failed: {e}", file=sys.stderr) sys.exit(1) # Decouple from parent environment. os.chdir("/") os.setsid() os.umask(0) # Second fork to ensure that we are not a session leader. try: pid = os.fork() if pid > 0: sys.exit(0) except OSError as e: print(f"Second fork failed: {e}", file=sys.stderr) sys.exit(1) if __name__ == "__main__": create_daemon() while True: with open("/tmp/daemon.log", "a+") as f: f.write("Daemon is running...\n") time.sleep(10) ``` 此脚本展示了基本框架结构,具体应用还需根据需求调整细节部分。 #### 管理守护进程的方法 对于已有的守护进程可以通过 systemctl 命令来进行启停控管活动: - 启动某个服务:`systemctl start <service_name>` - 停止某个服务:`systemctl stop <service_name>` - 查看服务的状态:`systemctl status <service_name>` 另外还可以利用 crontab 计划定时任务配合 nohup 工具达到相同效果。 ---
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