實現(xiàn)守護(hù)進(jìn)程的步驟
守護(hù)進(jìn)程（Daemon）是運行在后臺的一種特殊進(jìn)程。它獨立于控制終端并且周期性地執(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)程是一種很有用的進(jìn)程。Linux的大多數(shù)服務(wù)器就是用守護(hù)進(jìn)程實現(xiàn)的。比如，Internet服務(wù)器inetd，Web服務(wù)器httpd等。同時，守護(hù)進(jìn)程完成許多系統(tǒng)任務(wù)。比如，作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond，打印進(jìn)程lpd等。
在Linux系統(tǒng)中，要編程實現(xiàn)一個守護(hù)進(jìn)程必須遵守如下的步驟。
1．讓init進(jìn)程成為新產(chǎn)生進(jìn)程的父進(jìn)程。
調(diào)用fork函數(shù)創(chuàng)建子進(jìn)程后，使父進(jìn)程立即退出。這樣，產(chǎn)生的子進(jìn)程將變成孤兒進(jìn)程，并被init進(jìn)程接管，同時，所產(chǎn)生的新進(jìn)程將變?yōu)樵诤笈_運行。
2．調(diào)用setsid函數(shù)
通過調(diào)用setsid函數(shù)，使得新創(chuàng)建的進(jìn)程脫離控制終端，同時創(chuàng)建新的進(jìn)程組，并成為該進(jìn)程組的首進(jìn)程。為了使讀者更好地理解這一步驟，下面介紹進(jìn)程組、會話（session）的基本概念。
在Linux系統(tǒng)中，所有的進(jìn)程都屬于各自的進(jìn)程組。進(jìn)程組是一個或多個進(jìn)程的集合。打個比方，可以認(rèn)為某個班級是一個進(jìn)程組，而其中成員就是進(jìn)程。一個班級至少有一個成員。當(dāng)一個班級的最后一個成員不存在的時候，這個班級也就不存在了，也就是進(jìn)程組消亡了。
每個進(jìn)程組都有類似于進(jìn)程號的標(biāo)識，稱為進(jìn)程組ID。進(jìn)程組ID是由領(lǐng)頭進(jìn)程的進(jìn)程號決定的，每個進(jìn)程組都存在一個領(lǐng)頭進(jìn)程。進(jìn)程組的存在與否與領(lǐng)頭進(jìn)程是否存在沒有關(guān)系。
會話是一個或多個進(jìn)程組的集合。與進(jìn)程組類似，每個會話都存在一個領(lǐng)頭進(jìn)程。Linux是一個多用戶的操作系統(tǒng)，在同一時刻系統(tǒng)中會存在屬于不同用戶的多個進(jìn)程。如果用戶在某個終端上發(fā)送了某個信號，例如，按下“Ctrl+C”發(fā)送SIGINT信號，如何確保信號被正確地發(fā)送到對應(yīng)的進(jìn)程，同時不會影響使用其他終端的用戶的進(jìn)程？
會話和進(jìn)程組是Linux內(nèi)核用于管理多用戶情況下用戶進(jìn)程的方法。每個進(jìn)程都屬于一個進(jìn)程組，而進(jìn)程組又屬于某個會話。當(dāng)用戶從終端登錄系統(tǒng)（不管是終端還是偽終端），系統(tǒng)會創(chuàng)建一個新的會話。在該終端上啟動的進(jìn)程都會被系統(tǒng)劃歸到會話的進(jìn)程組中。
會話中的進(jìn)程通過該會話中的領(lǐng)頭進(jìn)程（常稱其為控制進(jìn)程）與一個終端相連。該終端是會話的控制終端。一個會話只能有一個控制終端，反之一樣。如果會話存在一個控制終端，則它必然擁有一個前臺進(jìn)程組。屬于該組的進(jìn)程可以從控制終端獲得輸入。這時，其他的進(jìn)程組都為后臺進(jìn)程組。圖8.3所示為會話、進(jìn)程組、進(jìn)程與控制終端之間的關(guān)系。
圖8.3 會話、進(jìn)程組、進(jìn)程與控制終端的關(guān)系
由于守護(hù)進(jìn)程沒有控制終端，而使用fork函數(shù)創(chuàng)建的子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的控制終端、會話和進(jìn)程組，因此，必須創(chuàng)建新的會話，以脫離父進(jìn)程的影響。Linux系統(tǒng)提供了setsid函數(shù)用于創(chuàng)建新的會話。setsid函數(shù)的信息如表8.1所示。
表8.1 setsid函數(shù)
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頭文件
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<unistd.h>
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函數(shù)形式
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pid_t setsid(void);
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返回值
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成功
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失敗
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是否設(shè)置errno
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調(diào)用進(jìn)程的會話ID
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−1
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是
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setsid函數(shù)將創(chuàng)建新的會話，并使得調(diào)用setsid函數(shù)的進(jìn)程成為新會話的領(lǐng)頭進(jìn)程。調(diào)用setsid函數(shù)的進(jìn)程是新創(chuàng)建會話中的惟一的進(jìn)程組，進(jìn)程組ID為調(diào)用進(jìn)程的進(jìn)程號。setsid函數(shù)產(chǎn)生這一結(jié)果還有個條件，即調(diào)用進(jìn)程不為一個進(jìn)程的領(lǐng)頭進(jìn)程。由于在第一步中調(diào)用fork的父進(jìn)程退出，使得子進(jìn)程不可能是進(jìn)程組的領(lǐng)頭進(jìn)程。該會話的領(lǐng)頭進(jìn)程沒有控制終端與其相連。至此，滿足了守護(hù)進(jìn)程沒有控制終端的要求。
3．更改當(dāng)前工作目錄
使用fork函數(shù)產(chǎn)生的子進(jìn)程將繼承父進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄。當(dāng)進(jìn)程沒有結(jié)束時，其工作目錄是不能被卸載的。為了防止這種問題發(fā)生，守護(hù)進(jìn)程一般會將其工作目錄更改到根目錄下（/目錄）。更改工作目錄使用的函數(shù)是chdir。
4．關(guān)閉文件描述符，并重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出和錯誤輸出
新產(chǎn)生的進(jìn)程從父進(jìn)程繼承了某些打開的文件描述符，如果不使用這些文件描述符，則需要關(guān)閉它們。守護(hù)進(jìn)程是運行在系統(tǒng)后臺的，不應(yīng)該在終端有任何的輸出信息。可以使用dup函數(shù)將標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出和錯誤輸出重定向到/dev/null設(shè)備上（/dev/null是一個空設(shè)備，向其寫入數(shù)據(jù)不會有任何輸出）。下面給出具體的代碼：
…
int fd;
//將標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出重定向到空設(shè)備
fd = open ("/dev/null", O_RDWR, 0);
if (fd != -1)
{
dup2 (fd, STDIN_FILENO);
dup2 (fd, STDOUT_FILENO);
dup2 (fd, STDERR_FILENO);
if (fd > 2)
close (fd);
}
…
5．設(shè)置守護(hù)進(jìn)程的文件權(quán)限創(chuàng)建掩碼
很多情況下，守護(hù)進(jìn)程會創(chuàng)建一些臨時文件。出于安全性的考慮，往往不希望這些文件被別的用戶查看。這時，可以使用umask函數(shù)修改文件權(quán)限，創(chuàng)建掩碼的取值，以滿足守護(hù)進(jìn)程的要求。
8.2.2 守護(hù)進(jìn)程具體實現(xiàn)
本節(jié)給出一個守護(hù)進(jìn)程創(chuàng)建的實例。程序p8.1.c中定義了daemon函數(shù)，用于實現(xiàn)對守護(hù)進(jìn)程的創(chuàng)建。其創(chuàng)建思想在8.2.1中有詳細(xì)的介紹，程序的具體代碼如下：
//p8.1.c 守護(hù)進(jìn)程的實現(xiàn)
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
/* daemon函數(shù)用于將調(diào)用函數(shù)的進(jìn)程轉(zhuǎn)化為守護(hù)進(jìn)程 */
int
daemon (int nochdir, int noclose)
{
pid_t pid;
pid = fork ();
/* 如果創(chuàng)建進(jìn)程失敗 */
if (pid < 0)
{
perror ("fork");
return -1;
}
/* 父進(jìn)程退出運行 */
if (pid != 0)
exit (0);
/* 成為會話領(lǐng)頭進(jìn)程 */
pid = setsid();
if (pid < -1)
{
perror ("setsid");
return -1;
}
/* 將工作目錄修改成根目錄 */
if (! nochdir)
chdir ("/");
/* 將標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出重定向到空設(shè)備 */
if (! noclose)
{
int fd;
fd = open ("/dev/null", O_RDWR, 0);
if (fd != -1)
{
dup2 (fd, STDIN_FILENO);
dup2 (fd, STDOUT_FILENO);
dup2 (fd, STDERR_FILENO);
if (fd > 2)
close (fd);
}
}
umask (0027);
return 0;
}
int main(void)
{
daemon(0,0);
sleep(1000);
return 0;
}
使用gcc編譯p8.1.c，得到名為p8.1的可執(zhí)行文件。執(zhí)行該程序，程序?qū)⒁允刈o(hù)進(jìn)程的狀態(tài)運行，如圖8.4所示。
