實現守護進程的步驟
守護進程（Daemon）是運行在后臺的一種特殊進程。它獨立于控制終端并且周期性地執行某種任務或等待處理某些發生的事件。守護進程是一種很有用的進程。Linux的大多數服務器就是用守護進程實現的。比如，Internet服務器inetd，Web服務器httpd等。同時，守護進程完成許多系統任務。比如，作業規劃進程crond，打印進程lpd等。
在Linux系統中，要編程實現一個守護進程必須遵守如下的步驟。
1．讓init進程成為新產生進程的父進程。
調用fork函數創建子進程后，使父進程立即退出。這樣，產生的子進程將變成孤兒進程，并被init進程接管，同時，所產生的新進程將變為在后臺運行。
2．調用setsid函數
通過調用setsid函數，使得新創建的進程脫離控制終端，同時創建新的進程組，并成為該進程組的首進程。為了使讀者更好地理解這一步驟，下面介紹進程組、會話（session）的基本概念。
在Linux系統中，所有的進程都屬于各自的進程組。進程組是一個或多個進程的集合。打個比方，可以認為某個班級是一個進程組，而其中成員就是進程。一個班級至少有一個成員。當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，也就是進程組消亡了。
每個進程組都有類似于進程號的標識，稱為進程組ID。進程組ID是由領頭進程的進程號決定的，每個進程組都存在一個領頭進程。進程組的存在與否與領頭進程是否存在沒有關系。
會話是一個或多個進程組的集合。與進程組類似，每個會話都存在一個領頭進程。Linux是一個多用戶的操作系統，在同一時刻系統中會存在屬于不同用戶的多個進程。如果用戶在某個終端上發送了某個信號，例如，按下“Ctrl+C”發送SIGINT信號，如何確保信號被正確地發送到對應的進程，同時不會影響使用其他終端的用戶的進程？
會話和進程組是Linux內核用于管理多用戶情況下用戶進程的方法。每個進程都屬于一個進程組，而進程組又屬于某個會話。當用戶從終端登錄系統（不管是終端還是偽終端），系統會創建一個新的會話。在該終端上啟動的進程都會被系統劃歸到會話的進程組中。
會話中的進程通過該會話中的領頭進程（常稱其為控制進程）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程組。屬于該組的進程可以從控制終端獲得輸入。這時，其他的進程組都為后臺進程組。圖8.3所示為會話、進程組、進程與控制終端之間的關系。
圖8.3 會話、進程組、進程與控制終端的關系
由于守護進程沒有控制終端，而使用fork函數創建的子進程繼承了父進程的控制終端、會話和進程組，因此，必須創建新的會話，以脫離父進程的影響。Linux系統提供了setsid函數用于創建新的會話。setsid函數的信息如表8.1所示。
表8.1 setsid函數
|
頭文件
|
<unistd.h>
|
|
函數形式
|
pid_t setsid(void);
|
|
返回值
|
成功
|
失敗
|
是否設置errno
|
|
調用進程的會話ID
|
−1
|
是
|
setsid函數將創建新的會話，并使得調用setsid函數的進程成為新會話的領頭進程。調用setsid函數的進程是新創建會話中的惟一的進程組，進程組ID為調用進程的進程號。setsid函數產生這一結果還有個條件，即調用進程不為一個進程的領頭進程。由于在第一步中調用fork的父進程退出，使得子進程不可能是進程組的領頭進程。該會話的領頭進程沒有控制終端與其相連。至此，滿足了守護進程沒有控制終端的要求。
3．更改當前工作目錄
使用fork函數產生的子進程將繼承父進程的當前工作目錄。當進程沒有結束時，其工作目錄是不能被卸載的。為了防止這種問題發生，守護進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是chdir。
4．關閉文件描述符，并重定向標準輸入、輸出和錯誤輸出
新產生的進程從父進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，則需要關閉它們。守護進程是運行在系統后臺的，不應該在終端有任何的輸出信息。可以使用dup函數將標準輸入、輸出和錯誤輸出重定向到/dev/null設備上（/dev/null是一個空設備，向其寫入數據不會有任何輸出）。下面給出具體的代碼：
…
int fd;
//將標準輸入輸出重定向到空設備
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．設置守護進程的文件權限創建掩碼
很多情況下，守護進程會創建一些臨時文件。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函數修改文件權限，創建掩碼的取值，以滿足守護進程的要求。
8.2.2 守護進程具體實現
本節給出一個守護進程創建的實例。程序p8.1.c中定義了daemon函數，用于實現對守護進程的創建。其創建思想在8.2.1中有詳細的介紹，程序的具體代碼如下：
//p8.1.c 守護進程的實現
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
/* daemon函數用于將調用函數的進程轉化為守護進程 */
int
daemon (int nochdir, int noclose)
{
pid_t pid;
pid = fork ();
/* 如果創建進程失敗 */
if (pid < 0)
{
perror ("fork");
return -1;
}
/* 父進程退出運行 */
if (pid != 0)
exit (0);
/* 成為會話領頭進程 */
pid = setsid();
if (pid < -1)
{
perror ("setsid");
return -1;
}
/* 將工作目錄修改成根目錄 */
if (! nochdir)
chdir ("/");
/* 將標準輸入輸出重定向到空設備 */
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的可執行文件。執行該程序，程序將以守護進程的狀態運行，如圖8.4所示。
