创建守护进程

1 概述

守护进程顾名思义就是默默运行在后台的进程。它具有以下特征:

  1. 父进程是init
  2. 没有和任何控制终端关联,所以也不会收到诸如SIGINT、SIGTSTP等信号

2 创建守护进程

2.1 步骤

  1. fork()创建子进程,父进程退出 这样做的2个目的:
    • 使调用程序的控制台结束挂起,可以继续执行
    • 使得新创建的进程不会成为进程组的leader1,保证了接下来的setsid()顺利执行2
  2. 调用setsid(),创建新的session,使得调用者进程失去和控制终端的关联
  3. 避免进程后续打开终端设备不会成为控制终端,有2种办法:
    • 每次open()的时候指定参数O_NOTTY
    • 再执行一次fork()并且让主进程退出,使得进程的子进程不会成为会话的leader3
  4. 清除从祖先继承下来umask值,以便后续的创建的文件文件夹能有指定的权限
  5. 改变工作目录(可选)
    • 一般是换到/目录下。如果不这样做,有可能导致占用文件系统,使之无法卸载。
  6. 关闭从父进程继承的文件描述符(可选)
    • 既然已经失去了控制终端,还保留0 1 2文件描述符就显得多余。
    • 当还有文件描述符在某个磁盘上时,会妨碍文件系统的卸载。
  7. 重定向描述符(可选)
    • 将0 1 2指向/dev/null
    • 避免后续向这3个描述符的io操作不会发生异常

2.2 代码

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int daemonize() {

    // 1. 第一次fork()
    switch (fork()) {
    case -1: exit(-1); // fork错误
    case 0: break;     // 子进程继续
    default: exit(0);  // 父进程退出
    }

    // 2. 创建新的session
    setsid();

    // 3. 第二次fork()
    switch (fork()) {
    case -1: exit(-1); // fork错误
    case 0: break;     // 子进程继续
    default: exit(0);  // 父进程退出
    }

    // 4. 清空umask值
    umask(0);

    // 5. 改变工作目录(可选)
    chdir("/");

    // 6. 关闭从父进程继承来的文件描述符
    int maxfd = sysconf(_SC_OPEN_MAX); // 获取系统的最大打开文件数
    if (-1 == maxfd) {
        maxfd = 8192; // 获取失败,使用猜测的最大数
    }
    // 关闭所有文件描述符
    for (int fd = 0; fd < maxfd; fd++) {
        close(fd);
    }

    // 7. 重定向0 1 2
    close(STDIN_FILENO);
    int fd = open("/dev/null", O_RDWR);
    if (fd != STDIN_FILENO) {
        return -1;
    }
    if (dup2(STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO) {
        return -1;
    }
    if (dup2(STDIN_FILENO, STDERR_FILENO) != STDERR_FILENO) {
        return -1;
    }

    return 0;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    daemonize();
    sleep(100);
    return 0;
}


  notes:

1 进程组的id需要和leader进程的id保持一致。由于组id是父进程的id,故子进程id必然不会和组的id一致

2 进程组leader调用setsid(),会发生EPERM错误。进程调用setsid()时,会同时创建新的进程组,并使用调用进程的id作为新进程组的组id。又因为进程组的组id总是组leader进程的id,若leader进程使用setsid()创建了新的session,一并创建的新的进程组id就会和原进程组id冲突。

3 会话的id是setsid()的调用者的进程id。这里再fork()一次,会话的id就是父进程的id。则子进程的id必然不会是会话的id,进而失去了获得控制终端的能力。详情见《The Design and Implementation of the FreeBSD Operating System》的4.8节Process Groups and Sessions

<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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