守护进程编程

守护进程编程

1. 守护进程的含义

守护进程的含义：

守护进程（Daemon）是指一种在后台运行的进程，通常不与用户交互，用于执行一些常驻任务，如系统监控、日志管理、定时任务等。它通常在操作系统启动时就被启动，并且会持续运行直到系统关闭。

守护进程的特点：

• 在后台运行，不依赖于终端。
• 通常没有控制终端。
• 独立于用户会话。
• 自动启动和停止。

2.编程实现守护进程的主要过程：

1. 调用 fork()： 创建一个子进程，然后父进程退出，确保子进程在后台运行。
2. 调用 setsid()： 创建一个新的会话，成为该会话的领导进程，这样守护进程就不再和父进程的终端关联，且无法再成为该会话的控制终端。
3. 关闭文件描述符： 守护进程不需要与终端交互，因此需要关闭标准输入、标准输出和标准错误等文件描述符（0, 1, 2）。
4. 改变工作目录： 守护进程最好改变工作目录，以确保不影响系统的其他部分，通常可以将工作目录改为 /。
5. 设置文件权限掩码： 设置文件权限掩码为 0，以确保守护进程创建的文件可以具有任何权限。
6. 创建日志文件（可选）： 通常守护进程会将输出重定向到日志文件。

3. 创建守护进程的方法

方法1: 使用 nohup 命令

nohup 命令可以使得程序在退出终端后继续运行，这样即使用户退出会话，程序依然能够持续运行。

nohup ./your_program &

• 该命令将 your_program 程序作为守护进程运行，并将其输出重定向到 nohup.out 文件。

方法2: 使用 fork() 函数

在 C 程序中使用 fork() 创建守护进程，过程如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();  // 创建子进程
    if (pid < 0) {
        perror("Fork failed");
        exit(1);
    }

    if (pid > 0) {
        exit(0);  // 父进程退出
    }

    // 创建新的会话
    if (setsid() < 0) {
        perror("Failed to create session");
        exit(1);
    }

    // 改变工作目录
    chdir("/");

    // 关闭文件描述符
    close(STDIN_FILENO);
    close(STDOUT_FILENO);
    close(STDERR_FILENO);

    while (1) {
        // 守护进程的任务
        sleep(30);
    }

    return 0;
}

编译并执行该程序后，它会成为一个守护进程。

方法3: 使用 daemon() 函数

daemon() 函数是一个标准的库函数，直接用于创建守护进程。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    if (daemon(0, 0) == -1) {
        perror("Daemon failed");
        exit(1);
    }

    while (1) {
        // 守护进程的任务
        sleep(30);
    }

    return 0;
}

daemon() 函数会自动创建一个新的会话，重定向输入输出，关闭文件描述符，并在后台运行。

4. 使用 GDB 调试 C 程序

在阿里云服务器或树莓派上使用 GDB 调试 C 程序的过程：

编译带调试信息的程序

首先，需要使用 -g 选项编译程序，这样 GDB 能够读取调试信息。

gcc -g your_program.c -o your_program

启动 GDB 调试

使用 GDB 调试程序：

gdb ./your_program

进入 GDB 调试后，可以设置断点、运行程序、查看变量值等：

• 设置断点：break main 或 break function_name
• 启动程序：run
• 单步执行：step 或 next
• 查看变量：print variable_name
• 查看调用栈：backtrace
• 退出 GDB：quit

示例：

(gdb) break main
(gdb) run
(gdb) step
(gdb) print variable_name

5. 使用 SSH 反向代理实现树莓派外网访问

在树莓派上创建 SSH 连接

首先，确保树莓派和阿里云服务器能够通过 SSH 连接。在树莓派上运行：

ssh user@aliyun_server_ip

配置反向 SSH 代理

在树莓派上使用 SSH 反向代理命令将本地的端口映射到阿里云服务器：

ssh -R 2222:localhost:22 user@aliyun_server_ip

这里 -R 2222:localhost:22 表示将阿里云服务器的 2222 端口转发到树莓派的 22 端口（SSH 端口）。

在阿里云服务器上配置 SSH

确保阿里云服务器的 SSH 服务允许反向代理，编辑 /etc/ssh/sshd_config 文件，确保有如下配置：

GatewayPorts yes

重启 SSH 服务：

sudo systemctl restart ssh

从外部访问树莓派

其他人可以通过访问阿里云服务器的 2222 端口来登录树莓派：

ssh -p 2222 pi@aliyun_server_ip

这时，外部用户就可以通过阿里云服务器访问树莓派系统。