守护进程的实现以及fork两次的原因

1、守护进程的概念

      守护进程（Daemon）也称精灵进程，是一种运行在后台的一种特殊的进程，它独立于控制终端并且周期性的执

行某种任务或等待处理某些发生的事件。Linux系统启动时会启动很多系统服务进程，这些系统服务进程没有控制终

端，不能直接和用户交互。其他进程 都是在用户登录或运行程序时创建，在运行结束或用户注销时终止，但系统服务

进程不收用户登录注销的影响，它们一直在运行着。这种进程有一个名称叫做守护进程。由于在Linux中，每个系统

与用户进行交流的界面成为终端，每一个从此终端开始运行的进程都会依附于这个终端，这个终端被称为这些进程的

控制终端，当控制终端被关闭的时候，相应的进程都会自动关闭。但是守护进程却能突破这种限制，它脱离于终端并

且在后台运行，并且它脱离终端的目的是为了避免进程在运行的过程中的信息在任何终端中显示并且进程也不会被任

何终端所产生的终端信息所打断。它从被执行的时候开始运转，知道整个系统关闭才退出（当然可以认为的杀死相应

的守护进程）。如果想让某个进程不因为用户或中断或其他变化而影响，那么就必须把这个进程变成一个守护进程。

    一般的，我们使用ps axj命令查看系统中的进程。

2、守护进程及其特性 

    守护进程最重要的特性是后台运行。在这一点上DOS下的常驻内存程序TSR与之相似。其次，守护进程必须与其运

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，会话和进程组，工作目录以及文件创建掩模

等。这些环境通常是守护进程从执行它的父进程（特别是shell）中继承下来的。最后，守护进程的启动方式有其特殊

之处。它可以在Linux系统启动时从启动脚本/etc/rc.d中启动，可以由作业规划进程crond启动，还可以由用户终端

（通常是shell）执行。 

     总之，除开这些特殊性以外，守护进程与普通进程基本上没有什么区别。因此，编写守护进程实际上是把一个普

通进程按照上述的守护进程的特性改造成为守护进程。如果读者对进程有比较深入的认识就更容易理解和编程了。  

3、如何创建一个守护进程（fork两次的原因）： 

方式一：用户自定义 

1)调用umask将文件模式创建屏蔽字设置为0； 

2)调用fork，父进程退出（exit）； 

原因：如果该守护进程是作为一条简单的shell命令启动的，那么父进程终止使得shell认为该命令已经执行完毕；保证

子进程不是一个进程组的组长进程； 

3)调用setsid创建一个新会话。 

原因：setsid会导致：调用进程成为新会话的首进程；调用进程成为一个进程组的组长进程；调用进程没有控制终

端。（再次fork一次，保证daemon进程，之后不会打开tty设备）； 

4) 将当前工作目录更改为根目录； 

原因：使用fork()创建的子进程是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是不

能卸载的，这对以后使用会造成很多的麻烦。因此通常的做法是让“/”作为守护进程的当前目录，当然也可以指定

其他的别的目录来作为守护进程的工作目录。 

5) 关闭不在需要的文件描述符； 

原因：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，如果不进行关闭的话将会浪费系统的资源，造成进程所在的文件系统无法卸下以及引起预料的错误； 

6) 忽略SIGCHLD信号； 

原因：因为父进程已经终止，所以不需要子进程再给父进程发送SIGCHLD信号； 

代码创建一个守护进程：

3、守护进程实现的步骤：

（1）   创建子进程，父进程退出（使子进程成为孤儿进程）：这是编写守护进程的第一步，由于守护进程是脱离终

端的，因此完成第一步后就会在shell终端里造成一个程序已经运行完毕的假象。之后的所有工作在子进程中完成，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。实现的语句如下：if(pid=fork()){exit(0);}是父进程就结束，然后子进程继续执行。

（2）  在子进程中创建新的会话（脱离控制终端）：

这步是创建守护进程中最重要的一步，虽然实现起来很简单，但是它的意义非常重要，在这里使用的是系统函数

setsid（）来创建一个新的会话，并且担任该会话组的组长。在这里有两个概念需要解释一下，进程组合会话期。

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：会话期是一个或者多个进程的集合。通常一个会话开始于用户的登录，终止于用户的退出，在此期间

该用户运行的所有进程都属于这个会话期。

Setsid（）函数的相关内容：

#include <unistd.h>

pid_t setsid(void);

1）  setsid（）函数的作用：创建一个新的会话，并且担任该会话组的组长。具体作用包括：让一个进程摆脱原

会话的控制，让进程摆脱原进程的控制，让进程摆脱原控制终端的控制。

2）  创建守护进程要调用setsid（）函数的原因：由于创建守护进程的第一步是调用fork（）函数来创建子进

程，再将父进程退出。由于在调用了fork（）函数的时候，子进程拷贝了父进程的会话期、进程组、控制终端等

资源、虽然父进程退出了，但是会话期、进程组、控制终端等并没有改变，因此，需要用setsid（）韩式来时该子

进程完全独立出来，从而摆脱其他进程的控制。

setsid函数调用成功后返回新创建的Session的id （其实也就是当前进程的id），出错返回-1，注意，调用这个函

数之前，当前进程不允许是进程组的Leader，否则给函数返回-1.要保证当前进程不是进程组的Leader也很容易，

只要先fork再调用setsid就行了。

成功调用该函数的结果是：

1）创建一个新的Session，当前进程成为Session，当前进程的id就是Session的id。

2）创建一个新的进程组，当前进程成为进程组的Leader，当前进程的id 就是进程组的id。

3）如果当前今晨原本就有一个控制终端，则它失去这个控制终端，成为一个没有控制终端的进程。所谓失去控制

终端是指，原来的控制终端仍然是打开的 ，任然可以读写，但只是一个普通的打开文件而不是控制终端了。

（3）  改变当前目录为根目录：

使用fork（）创建的子进程是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是不

能卸载的，这对以后使用会造成很多的麻烦。因此通常的做法是让“/”作为守护进程的当前目录，当然也可以指

定其他的别的目录来作为守护进程的工作目录。

（4）  重设文件权限掩码：

文件权限掩码是屏蔽掉文件权限中的对应位。由于使用fork（）函数新创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了很多的麻烦（比如父进程中的文件没有执行文件的权限，然而在子进程中希望

执行相应的文件这个时候就会出问题）。因此在子进程中要把文件的权限掩码设置成为0，即在此时有最大的权

限，这样可以大大增强该守护进程的灵活性。设置的方法是：umask（0）。

（5）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。这些文件被打开

的文件可能永远不会被守护进程读写，如果不进行关闭的话将会浪费系统的资源，造成进程所在的文件系统无法

卸下以及引起预料的错误。按照如下方法关闭它们：

for(i=0;i 关闭打开的文件描述符close(i);

（6）  守护进程的退出：

上面建立了守护进程，当用户需要外部停止守护进程运行时，往往需要使用kill命令来停止该守护进程，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。实现该过程的函数是signal函数：

signal(SIGTERM, sigterm_handler);

void sigterm_handler(int arg)

{

    //进行相应处理的函数

  }//功能是：将一个给定的函数和一个特定的信号联系起来，即在收到特定的信号的时候执行相应的函数。

5、守护进程实例 

守护进程实例包括两部分：主程序test.c和初始化程序init.c。主程序每隔一分钟向/tmp目录中的日志test.log报告

运行状态。初始化程序中的init_daemon函数负责生成守护进程。读者可以利用init_daemon函数生成自己的守

护进程。 

 init.c清单 

#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; 
if(pid=fork()) 
exit(0);//是父进程，结束父进程 
else if(pid< 0) 
exit(1);//fork失败，退出 
//是第一子进程，后台继续执行 
setsid();//第一子进程成为新的会话组长和进程组长 
//并与控制终端分离 
if(pid=fork()) 
exit(0);//是第一子进程，结束第一子进程 
else if(pid< 0) 
exit(1);//fork失败，退出 
//是第二子进程，继续 
//第二子进程不再是会话组长 

for(i=0;i< NOFILE;++i)//关闭打开的文件描述符 
close(i); 
chdir("/tmp");//改变工作目录到/tmp 
umask(0);//重设文件创建掩模 
return; 
} 

 test.c清单 
#include < stdio.h > 
#include < time.h > 

void init_daemon(void);//守护进程初始化函数 

main() 
{ 
FILE *fp; 
time_t t; 
init_daemon();//初始化为Daemon 

while(1)//每隔一分钟向test.log报告运行状态 
{ 
sleep(60);//睡眠一分钟 
if((fp=fopen("test.log","a")) >=0) 
{ 
t=time(0); 
fprintf(fp,"Im here at %sn",asctime(localtime(&t)) ); 
fclose(fp); 
} 
} 
}