Linux 守護(hù)進(jìn)程的編程方法

守護(hù)進(jìn)程（Daemon）是執(zhí)行在后臺(tái)的一種特殊進(jìn)程。它獨(dú)立于控制終端而且周期性地執(zhí)行某種任務(wù)或等待處理某些發(fā)生的事件。守護(hù)進(jìn)程是一種非常實(shí)用的進(jìn)程。Linux的大多數(shù)server就是用守護(hù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的。比方，Internetserverinetd，Webserverhttpd等。同一時(shí)候，守護(hù)進(jìn)程完畢很多系統(tǒng)任務(wù)。比方，作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond，打印進(jìn)程lpd等。
守護(hù)進(jìn)程的編程本身并不復(fù)雜，復(fù)雜的是各種版本號(hào)的Unix的實(shí)現(xiàn)機(jī)制不盡同樣，造成不同Unix環(huán)境下守護(hù)進(jìn)程的編程規(guī)則并不一致。這須要讀者注意，照搬某些書上的規(guī)則（特別是BSD4.3和低版本號(hào)的System V）到Linux會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的。以下將全面介紹Linux下守護(hù)進(jìn)程的編程要點(diǎn)并給出具體實(shí)例。
一． 守護(hù)進(jìn)程及其特性
守護(hù)進(jìn)程最重要的特性是后臺(tái)執(zhí)行。在這一點(diǎn)上DOS下的常駐內(nèi)存程序TSR與之類似。其次，守護(hù)進(jìn)程必須與其執(zhí)行前的環(huán)境隔離開來。這些環(huán)境包含未關(guān)閉的文件描寫敘述符，控制終端，會(huì)話和進(jìn)程組，工作文件夾以及文件創(chuàng)建掩模等。這些環(huán)境一般是守護(hù)進(jìn)程從執(zhí)行它的父進(jìn)程（特別是shell）中繼承下來的。最后，守護(hù)進(jìn)程的啟動(dòng)方式有其特殊之處。它能夠在Linux系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從啟動(dòng)腳本/etc/rc.d中啟動(dòng)，能夠由作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond啟動(dòng)，還能夠由用戶終端（一般是shell）執(zhí)行。
總之，除開這些特殊性以外，守護(hù)進(jìn)程與普通進(jìn)程基本上沒有什么差別。因此，編寫守護(hù)進(jìn)程實(shí)際上是把一個(gè)普通進(jìn)程依照上述的守護(hù)進(jìn)程的特性改造成為守護(hù)進(jìn)程。假設(shè)讀者對(duì)進(jìn)程有比較深入的認(rèn)識(shí)就更easy理解和編程了。
二． 守護(hù)進(jìn)程的編程要點(diǎn)
前面講過，不同Unix環(huán)境下守護(hù)進(jìn)程的編程規(guī)則并不一致。所幸的是守護(hù)進(jìn)程的編程原則事實(shí)上都一樣，差別在于具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不同。這個(gè)原則就是要滿足守護(hù)進(jìn)程的特性。同一時(shí)候，Linux是基于Syetem V的SVR4并遵循Posix標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)起來與BSD4相比更方便。編程要點(diǎn)例如以下；
1. 在后臺(tái)執(zhí)行。
為避免掛起控制終端將Daemon放入后臺(tái)執(zhí)行。方法是在進(jìn)程中調(diào)用fork使父進(jìn)程終止，讓Daemon在子進(jìn)程中后臺(tái)執(zhí)行。
if(pid=fork())
exit(0);//是父進(jìn)程，結(jié)束父進(jìn)程，子進(jìn)程繼續(xù)
2. 脫離控制終端，登錄會(huì)話和進(jìn)程組
有必要先介紹一下Linux中的進(jìn)程與控制終端，登錄會(huì)話和進(jìn)程組之間的關(guān)系：進(jìn)程屬于一個(gè)進(jìn)程組，進(jìn)程組號(hào)（GID）就是進(jìn)程組長的進(jìn)程號(hào)（PID）。登錄會(huì)話能夠包含多個(gè)進(jìn)程組。這些進(jìn)程組共享一個(gè)控制終端。這個(gè)控制終端一般是創(chuàng)建進(jìn)程的登錄終端。
控制終端，登錄會(huì)話和進(jìn)程組一般是從父進(jìn)程繼承下來的。我們的目的就是要擺脫它們，使之不受它們的影響。方法是在第1點(diǎn)的基礎(chǔ)上，調(diào)用setsid()使進(jìn)程成為會(huì)話組長：
setsid();
說明：當(dāng)進(jìn)程是會(huì)話組長時(shí)setsid()調(diào)用失敗。但第一點(diǎn)已經(jīng)保證進(jìn)程不是會(huì)話組長。setsid()調(diào)用成功后，進(jìn)程成為新的會(huì)話組長和新的進(jìn)程組長，并與原來的登錄會(huì)話和進(jìn)程組脫離。因?yàn)闀?huì)話過程對(duì)控制終端的獨(dú)占性，進(jìn)程同一時(shí)候與控制終端脫離。
3. 禁止進(jìn)程又一次打開控制終端
如今，進(jìn)程已經(jīng)成為無終端的會(huì)話組長。但它能夠又一次申請(qǐng)打開一個(gè)控制終端。能夠通過使進(jìn)程不再成為會(huì)話組長來禁止進(jìn)程又一次打開控制終端：

if(pid=fork())
exit(0);//結(jié)束第一子進(jìn)程，第二子進(jìn)程繼續(xù)（第二子進(jìn)程不再是會(huì)話組長）
4. 關(guān)閉打開的文件描寫敘述符
進(jìn)程從創(chuàng)建它的父進(jìn)程那里繼承了打開的文件描寫敘述符。如不關(guān)閉，將會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)資源，造成進(jìn)程所在的文件系統(tǒng)無法卸下以及引起無法預(yù)料的錯(cuò)誤。按例如以下方法關(guān)閉它們：
for(i=0;i 關(guān)閉打開的文件描寫敘述符close(i);>
5. 改變當(dāng)前工作文件夾
進(jìn)程活動(dòng)時(shí)，其工作文件夾所在的文件系統(tǒng)不能卸下。一般須要將工作文件夾改變到根文件夾。對(duì)于須要轉(zhuǎn)儲(chǔ)核心，寫執(zhí)行日志的進(jìn)程將工作文件夾改變到特定文件夾如/tmpchdir("/")
6. 重設(shè)文件創(chuàng)建掩模
進(jìn)程從創(chuàng)建它的父進(jìn)程那里繼承了文件創(chuàng)建掩模。它可能改動(dòng)守護(hù)進(jìn)程所創(chuàng)建的文件的存取位。為防止這一點(diǎn)，將文件創(chuàng)建掩模清除：umask(0);
7. 處理SIGCHLD信號(hào)
處理SIGCHLD信號(hào)并非必須的。但對(duì)于某些進(jìn)程，特別是server進(jìn)程往往在請(qǐng)求到來時(shí)生成子進(jìn)程處理請(qǐng)求。假設(shè)父進(jìn)程不等待子進(jìn)程結(jié)束，子進(jìn)程將成為僵尸進(jìn)程（zombie）從而占用系統(tǒng)資源。假設(shè)父進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束，將添加父進(jìn)程的負(fù)擔(dān)，影響server進(jìn)程的并發(fā)性能。在Linux下能夠簡單地將SIGCHLD信號(hào)的操作設(shè)為SIG_IGN。
signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
這樣，內(nèi)核在子進(jìn)程結(jié)束時(shí)不會(huì)產(chǎn)生僵尸進(jìn)程。這一點(diǎn)與BSD4不同，BSD4下必須顯式等待子進(jìn)程結(jié)束才干釋放僵尸進(jìn)程。
三． 守護(hù)進(jìn)程實(shí)例
守護(hù)進(jìn)程實(shí)例包含兩部分：主程序test.c和初始化程序init.c。主程序每隔一分鐘向/tmp文件夾中的日志test.log報(bào)告執(zhí)行狀態(tài)。初始化程序中的init_daemon函數(shù)負(fù)責(zé)生成守護(hù)進(jìn)程。讀者能夠利用init_daemon函數(shù)生成自己的守護(hù)進(jìn)程。
1． init.c清單

#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);//是父進(jìn)程，結(jié)束父進(jìn)程
else if(pid< 0)
exit(1);//fork失敗，退出
//是第一子進(jìn)程，后臺(tái)繼續(xù)執(zhí)行
setsid();//第一子進(jìn)程成為新的會(huì)話組長和進(jìn)程組長
//并與控制終端分離
if(pid=fork())
exit(0);//是第一子進(jìn)程，結(jié)束第一子進(jìn)程
else if(pid< 0)
exit(1);//fork失敗，退出
//是第二子進(jìn)程，繼續(xù)
//第二子進(jìn)程不再是會(huì)話組長

for(i=0;i< NOFILE;++i)//關(guān)閉打開的文件描寫敘述符
close(i);
chdir("/tmp");//改變工作文件夾到/tmp
umask(0);//重設(shè)文件創(chuàng)建掩模
return;
}
2． test.c清單
#include < stdio.h >
#include < time.h >

void init_daemon(void);//守護(hù)進(jìn)程初始化函數(shù)

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

while(1)//每隔一分鐘向test.log報(bào)告執(zhí)行狀態(tài)
{
sleep(60);//睡眠一分鐘
if((fp=fopen("test.log","a")) >=0)
{
t=time(0);
fprintf(fp,"Im here at %s/n",asctime(localtime(&t)) );
fclose(fp);
}
}
}
以上程序在RedHat Linux6.0下編譯通過。過程例如以下：
編譯：gcc -g -o test init.c test.c
執(zhí)行：./test
查看進(jìn)程：ps -ef
從輸出能夠發(fā)現(xiàn)test守護(hù)進(jìn)程的各種特性滿足上面的要求。