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OS 系列 守护进程

Posted by lichao modified on April 18, 2022

Linux Daemon(守护进程)是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端(没有控制终端)并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。Linux 系统的大多数服务器就是通过守护进程实现的。常见的守护进程(名称通常以字母“d”结尾)包括系统日志进程 syslogd、 web 服务器 httpd、邮件服务器 sendmail 和数据库服务器 mysqld 等。

守护进程一般在系统启动时开始运行,除非强行终止,否则直到系统关机都保持运行。守护进程经常以超级用户(root)权限运行,因为它们要使用特殊的端口(1-1024)或访问某些特殊的资源。

用户层守护进程的父进程是 init 进程(进程 ID 为 1),因为它真正的父进程在 fork 出子进程后就先于子进程 exit 退出了,所以它是一个由 init 继承的孤儿进程。守护进程是非交互式程序,没有控制终端,所以任何输出,无论是向标准输出设备 stdout 还是标准出错设备 stderr 的输出都需要特殊处理。

通过 ps 进程查看器 ps -efj 的输出实例。

概念

进程组

  • 每个进程也属于一个进程组。
  • 每个进程主都有一个进程组号,该号等于该进程组组长的 PID 号。
  • 一个进程只能为它自己或子进程设置进程组 ID 号。

会话期

  • 会话期(session)是一个或多个进程组的集合。
  • setsid()函数可以建立一个对话期。

如果,调用 setsid 进程调用 setsid 函数建立一个新会话,如果调用此函数的进程不是一个进程组的组长,则此函数创建一个新会话。具体会发生以下3件事:

  1. 此进程变成该对话期的首进程。
  2. 此进程变成一个新进程组的组长进程。
  3. 此进程没有控制终端,如果在调用setsid前,该进程有控制终端,那么与该终端的联系被解除。 如果该进程是一个进程组的组长,此函数返回错误。
  4. 为了保证这一点,我们先调用fork()然后exit(),此时只有子进程在运行。

创建

编写守护进程的一般步骤步骤:

  1. 在父进程中执行fork并exit推出;
  2. 在子进程中调用setsid函数创建新的会话;
  3. 在子进程中调用chdir函数,让根目录 ”/” 成为子进程的工作目录;
  4. 在子进程中调用umask函数,设置进程的umask为0;
  5. 在子进程中关闭任何不需要的文件描述符

说明

在后台运行。为避免挂起控制终端将Daemon放入后台执行。方法是在进程中调用fork使父进程终止,让Daemon在子进程中后台执行。

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if(pid=fork())
exit(0);//是父进程,结束父进程,子进程继续

脱离控制终端,登录会话和进程组。

有必要先介绍一下Linux中的进程与控制终端,登录会话和进程组之间的关系:进程属于一个进程组,进程组号(GID)就是进程组长的进程号(PID)。登录会话可以包含多个进程组。这些进程组共享一个控制终端。这个控制终端通常是创建进程的登录终端。 控制终端,登录会话和进程组通常是从父进程继承下来的。我们的目的就是要摆脱它们,使之不受它们的影响。方法是在第1点的基础上,调用setsid()使进程成为会话组长: setsid(); 说明:当进程是会话组长时setsid()调用失败。但第一点已经保证进程不是会话组长。setsid()调用成功后,进程成为新的会话组长和新的进程组长,并与原来的登录会话和进程组脱离。由于会话过程对控制终端的独占性,进程同时与控制终端脱离。

  1. 禁止进程重新打开控制终端。 现在,进程已经成为无终端的会话组长。但它可以重新申请打开一个控制终端。可以通过使进程不再成为会话组长来禁止进程重新打开控制终端: if(pid=fork()) exit(0);//结束第一子进程,第二子进程继续(第二子进程不再是会话组长)

  2. 关闭打开的文件描述符。 进程从创建它的父进程那里继承了打开的文件描述符。如不关闭,将会浪费系统资源,造成进程所在的文件系统无法卸下以及引起无法预料的错误。按如下方法关闭它们: for(i=0;i 关闭打开的文件描述符close(i);>

  3. 改变当前工作目录。 进程活动时,其工作目录所在的文件系统不能卸下。一般需要将工作目录改变到根目录。对于需要转储核心,写运行日志的进程将工作目录改变到特定目录如/tmpchdir(“/”)

  4. 重设文件创建掩模。 进程从创建它的父进程那里继承了文件创建掩模。它可能修改守护进程所创建的文件的存取位。为防止这一点,将文件创建掩模清除:umask(0);

  5. 处理SIGCHLD信号。 处理SIGCHLD信号并不是必须的。但对于某些进程,特别是服务器进程往往在请求到来时生成子进程处理请求。如果父进程不等待子进程结束,子进程将成为僵尸进程(zombie)从而占用系统资源。如果父进程等待子进程结束,将增加父进程的负担,影响服务器进程的并发性能。在Linux下可以简单地将SIGCHLD信号的操作设为SIG_IGN。 signal(SIGCHLD,SIG_IGN); 这样,内核在子进程结束时不会产生僵尸进程。这一点与BSD4不同,BSD4下必须显式等待子进程结束才能释放僵尸进程。

参考文献

守护进程详解及创

[什么是守护进程?])(https://www.zhihu.com/question/38609004)