一文吃透Linux守护进程：概念与创建全解析-优快云博客

在 Linux 的世界里，守护进程（Daemon Process）就像是一群默默奉献的幕后英雄，时刻保障着系统的稳定运行和各种服务的正常提供。你可以把它们想象成 24 小时不间断工作的系统管家，在后台悄无声息地执行着各种任务，从网络服务的维持到系统资源的管理，再到定时任务的调度，几乎涵盖了 Linux 系统运行的方方面面。

当你在使用 Linux 服务器搭建网站时，像 Nginx 或 Apache 这样的 Web 服务器守护进程就会在后台运行，它们时刻监听着网络端口，一旦有用户请求访问网站，便会迅速响应，将网页内容传递给用户。又比如，当你需要定时备份重要数据时，Cron 守护进程就会发挥作用，它按照你设定的时间计划，准时执行备份任务，无需人工干预。可以说，守护进程在 Linux 系统中无处不在，虽然你可能很少直接察觉到它们的存在，但它们却是系统正常运转不可或缺的关键部分。

2. 守护进程的概念深度剖析

2.1 定义与特点

守护进程，简单来说，是一种在 Linux 系统后台默默运行的特殊进程，它就像一个不知疲倦的隐形卫士，独立于用户的终端会话，即使你关闭了当前的终端窗口，它依然在系统的后台稳定地运行着。从启动的那一刻起，它就与系统的生命周期紧密相连，随着系统的启动而自动开启，一直坚守岗位，直到系统关闭才会结束自己的使命。

它具有以下显著特点：

独立性：守护进程完全脱离控制终端，这意味着它不会因为终端的关闭、用户的登录或注销操作而受到任何影响。例如，当你通过 SSH 连接到 Linux 服务器，启动一个守护进程后，即使你断开了 SSH 连接，守护进程依然会在服务器上持续运行。

长期性：它的生命周期与系统的运行时间几乎等同，只要系统保持运行状态，守护进程就会一直运行下去，不断地执行它所负责的任务。像系统日志守护进程 syslogd，从系统开机就开始运行，实时记录系统和应用程序产生的各种日志信息，为系统的维护和故障排查提供了重要的数据支持。

自动启动：在系统启动的过程中，守护进程会按照预设的配置自动启动，无需用户手动干预。这一特性保证了系统所需的各种服务能够及时、稳定地提供。比如，网络守护进程 sshd，它负责提供安全的远程登录和文件传输服务，系统启动时它会自动运行，随时等待用户的连接请求。

2.2 生命周期与运行机制

守护进程的生命周期涵盖了从启动到结束的整个过程。在系统启动阶段，相关的启动脚本或服务管理工具会依据预先设定的配置，启动守护进程。以 systemd 为例，它是现代 Linux 发行版中广泛使用的初始化系统和服务管理器，通过读取配置文件（通常位于 /etc/systemd/system/ 目录下）来启动各种守护进程。

一旦启动，守护进程便会进入持续运行的状态。在这个阶段，它会不断地监听特定的事件或信号，一旦检测到相关事件的发生，就会立即执行相应的处理程序。例如，Web 服务器守护进程 httpd，它会持续监听 80 端口（HTTP 协议默认端口）或 443 端口（HTTPS 协议默认端口），当有客户端发送网页访问请求时，httpd 守护进程会迅速响应，解析请求并将对应的网页内容返回给客户端。

守护进程通常采用循环监听的方式来检测事件。它会在一个无限循环中不断地检查是否有新的事件发生，这种循环监听机制确保了守护进程能够及时响应各种请求和事件，保证系统服务的连续性和稳定性。

当系统需要关闭或者守护进程出现异常时，守护进程会执行退出操作。在正常退出的情况下，守护进程会先清理相关的资源，比如关闭打开的文件、释放占用的内存等，然后再优雅地结束自己的运行。而在异常情况下，比如守护进程遇到不可恢复的错误时，系统可能会强制终止它的运行，但即使如此，守护进程在设计时也应该尽量保证数据的完整性和一致性，避免因为异常退出而导致系统出现问题。

2.3 常见守护进程示例

在 Linux 系统中，存在着各种各样的守护进程，它们各自承担着不同的系统服务和任务。以下是一些常见的守护进程及其功能介绍：

httpd：这是 Apache HTTP Server 的守护进程，也是最为广泛使用的 Web 服务器守护进程之一。它主要负责处理 HTTP 请求，将网站的页面内容发送给客户端浏览器。当你在浏览器中输入一个网址并访问时，httpd 守护进程就会接收到这个请求，然后根据请求的内容，从服务器的文件系统中读取相应的网页文件，并将其返回给你的浏览器，从而让你能够浏览到丰富多彩的网页内容。许多大型网站，如新浪、网易等，都使用 Apache 作为 Web 服务器，httpd 守护进程在背后默默地支撑着这些网站的正常运行。

syslogd：系统日志守护进程 syslogd 主要负责收集、存储和管理系统以及应用程序产生的日志信息。它会将这些日志信息按照一定的规则记录到指定的日志文件中，方便系统管理员进行故障排查、安全审计和系统监控。例如，当系统出现错误或者某个应用程序发生异常时，syslogd 会及时记录相关的错误信息，包括错误发生的时间、地点、错误类型等，管理员可以通过查看这些日志文件，快速定位问题所在，并采取相应的解决措施。syslogd 还支持远程日志传输功能，可以将日志信息发送到远程的日志服务器上进行集中管理和存储。

sshd：OpenSSH 守护进程 sshd 提供了安全的远程登录和文件传输服务，它允许用户通过 SSH 协议在远程客户端和 Linux 服务器之间建立安全的连接，进行远程操作和文件传输。当你需要在本地计算机上远程管理一台 Linux 服务器时，就可以使用 SSH 客户端工具（如 Putty、Xshell 等）连接到服务器的 sshd 守护进程，通过身份验证后，你就能够在本地终端上执行服务器上的命令，就像直接在服务器的控制台操作一样。sshd 守护进程采用了加密技术，确保了传输过程中的数据安全，防止数据被窃取或篡改，是保障远程管理安全的重要防线。

crond：定时任务守护进程 crond 用于执行用户预定的定时任务。用户可以通过 crontab 命令来设置需要定时执行的任务及其执行时间。例如，你可以设置每天凌晨 2 点对数据库进行备份，或者每周一的早上 8 点自动更新系统软件包等。crond 守护进程会按照用户设定的时间计划，准时启动相应的任务并执行，实现了自动化的任务调度，大大提高了系统管理的效率。在企业级应用中，crond 常常被用于自动化运维、数据备份、报表生成等任务场景。

3. 创建守护进程的必备知识

在正式开始创建守护进程之前，我们需要先了解一些与之密切相关的重要概念和技术，这些知识将为我们后续编写守护进程的代码奠定坚实的基础。

3.1 系统调用与函数

在创建守护进程的过程中，我们会频繁使用到一些特定的系统调用和函数，它们各自承担着独特的功能，共同协作完成守护进程的创建和初始化工作。

fork()：这是一个非常重要的系统调用，其作用是从当前进程创建一个子进程。调用 fork () 后，系统会为新的子进程分配独立的内存空间和内核数据结构，并复制父进程的大部分属性，包括代码段、数据段、文件描述符等。此时，父进程和子进程拥有几乎相同的初始状态，但它们是相互独立的进程，拥有各自独立的执行流。在返回值方面，fork () 在父进程中返回子进程的进程 ID（PID），而在子进程中返回 0。通过这种不同的返回值，我们可以在代码中区分父进程和子进程，并让它们执行不同的逻辑。例如，在创建守护进程时，我们通常会在父进程中退出，而让子进程继续执行后续的操作，这样可以使守护进程在形式上脱离终端的控制。

setsid()：setsid 函数用于创建一个新的会话（Session），并使调用该函数的进程成为新会话的领头进程（Session Leader）。调用 setsid 有三个关键作用：一是让进程摆脱原会话的控制，二是让进程摆脱原进程组的控制，三是让进程摆脱原控制终端的控制。这对于守护进程至关重要，因为守护进程需要独立运行，不依赖于任何终端会话。当我们创建守护进程时，在子进程中调用 setsid 函数，能够使守护进程完全独立出来，不再受到原会话和进程组的影响，从而实现真正意义上的后台独立运行。例如，假设我们在一个普通的终端会话中启动一个进程，然后在该进程的子进程中调用 setsid，那么这个子进程就会创建一个新的会话，与原来的终端会话脱离关系，即使原来的终端会话关闭，该子进程也能继续稳定运行。

chdir()：该函数用于改变当前进程的工作目录。在创建守护进程时，我们通常会将工作目录更改为根目录（“/”）或其他合适的目录，如 “/tmp”。这是因为守护进程在运行过程中，其工作目录所在的文件系统不能被卸载，如果工作目录设置不当，可能会导致文件系统无法正常卸载，影响系统的正常运行。例如，如果守护进程的工作目录在一个可移动存储设备上，当用户尝试卸载该设备时，由于守护进程正在使用该目录，卸载操作就会失败。通过调用 chdir (“/”)，我们可以将守护进程的工作目录设置为根目录，避免这种问题的发生。

umask()：umask 函数用于设置文件权限掩码。文件权限掩码是指在创建文件或目录时，屏蔽掉文件权限中的对应位。在创建守护进程时，我们通常会将 umask 设置为 0，这是为了确保守护进程在创建文件或目录时，能够拥有最大的权限灵活性。因为子进程会继承父进程的文件权限掩码，如果不重新设置 umask，可能会导致守护进程在创建文件或目录时权限受到限制，无法满足其正常运行的需求。例如，假设父进程的 umask 设置为 022，那么子进程创建的文件默认权限为 644（即 - rw-r--r--），如果守护进程需要创建一个可执行文件，这种权限设置就无法满足要求，通过将 umask 设置为 0，守护进程创建的文件将具有最大的默认权限（即 - rw-rw-rw-），可以根据实际需要进行修改。

close()：close 函数用于关闭文件描述符。在创建守护进程时，我们需要关闭从父进程继承而来的一些不需要的文件描述符，如标准输入（STDIN）、标准输出（STDOUT）和标准错误输出（STDERR）。这是因为这些文件描述符默认与控制终端相关联，而守护进程需要脱离控制终端独立运行。如果不关闭这些文件描述符，可能会导致守护进程在运行过程中产生一些不必要的输出，或者因为对这些文件描述符的不当操作而影响守护进程的正常运行。例如，关闭标准输入可以防止守护进程意外读取到终端输入的数据，关闭标准输出和标准错误输出可以避免守护进程的输出信息干扰终端的正常显示。通常，我们会使用 close (STDIN_FILENO)、close (STDOUT_FILENO) 和 close (STDERR_FILENO) 来分别关闭标准输入、标准输出和标准错误输出。