守护进程

5、 守护进程

​ 守护进程(daemon) 是生存期长的一种进程。它们常常在系统引导装入时启动，仅在系统关闭时才终止。因为它们没有控制终端，所以说它们是在后台运行的。UNIX系统有很多守护进程，它们执行日常事务活动。

5.1 编程规则

(1) 调用umask

​ 首先要做的是调用umask将文件模式创建屏蔽字设置为一个已知值(通常是0)。因为继承来的umask 是linux系统的一般是0022，当设置为有 r 权限时，便会被屏蔽掉，那么这并不是我们想得到的结果

(2) 调用fork，然后父进程exit

​ 这样做实现了下面几点：第一，如果该守护进程是作为一条简单的shell命令启动的，那么父进程终止会让shell认为这条命令已经执行完毕。第二，虽然子进程继承了父进程的进程组ID，但获得了一个新的进程ID，这就保证了子进程不是一个进程组的组长进程。 这是下面要进行setsid调用的先决条件。

(3) 调用setsid创建一个新会话

如果调用此函数的进程_不是一个进程组的组长_， 则函数创建一个新会话。具体会发生一下3件事

​ (1) 该进程变成新会话的会话首进程(session leader， 会话首进程是创建该会话的进程)。此时，该进程是新会话中的唯一进程。

​ (2) 该进程称为一个新进程组的组长进程。 新进程组ID是该调用进程的进程ID

​ (3) 该进程没有控制终端。如果在调用setsid之前该进程有一个控制终端，那么这种联系也被切断

如果该调用进程已经是一个进程组的组长，则次函数返回出错。 为了保证不处于这种情况，通常先调用fork然后服进行exit，而子进程继续。 因为子进程继承了父进程的进程组ID，而其进程ID是新分配的，两者不可能相等，这就保证了子进程不是一个进程组的组长

会话 是一个或多个进程组的集合。

因为父进程是进程组的组长，那么其已经有了一个会话，而子进程也在这个会话中；

而我们需要摆脱原来的独立出来

让进程摆脱原会话，原进程组，原终端的控制

(4) 将当前工作目录更改为根目录

​ 执行chdir("/") 将当前工作目录更改为根目录

​ 从父进程继承过来的当前工作目录可能在一个挂载的文件系统中。例如守护进程的工作目录是在u盘中，但是当u盘一被弹出程序也就不能正常运行了。

(5)关闭不再需要的文件描述符

关闭stdin/stdout/stderr， 因为这些默认都是输出到终端的。而守护进程并不需要控制终端。

关于为什么需要使用setsid

​ setsid，创建新的session，因为session leader调用setsid不会创建新session，所以我们才需要之前的那个fork。
那session到底是什么？当你通过控制台登录时，你就创建了一个session，一个session就是一个controlling terminal、一个controlling process group，再加上一堆后台process group，其中controlling process一般就是login shell，controlling terminal就是你在敲键盘看显示器的那个“终端”。 在shell中，你可以用"&"将一个命令在后台运行，或者你可以按Ctrl-Z，然后用bg命令将其放入后台，这时你可以用jobs命令看到后台运行的进程，这些后台进程就是background process group
看看当你logout的时候会发生什么，此时controlling terminal会被关闭，这个session中所有进程都会收到SIGHUP和SIGTERM/SIGQUIT，对于这些信号的缺省操作就是结束进程。

例如使用"&" 运行一个后台进程，当退出终端时，此时这个会话终止，这个会话中的所有进程接收到SIGHUP和SIGTERM/SIGQUIT信号，然后进程被结束

作为一个daemon，你当然不希望用户logout的时候就退出，解决方案有几种，一种就是忽略上述所有信号，例如nohup程序干的就是这个，但这样做有个小问题，很多程序使用信号作为一种简单的IPC机制，忽略这些信号会导致这种IPC失效；另外一种方案就是让进程从这个controlling terminal上脱离，setsid将会创建一个新的session，使当前进程成为新session的leader，并且不再关联之前session的controlling terminal。

3、第二次fork，这件事情有点晦涩，其实很多文档上并没说的太清楚，具体原因是这样的，即使一个进程创建了新的session，它依然有可能获得一个controlling terminal，比如你可以用ioctl(TIOCSCTTY)，这样做的后果就是，新的session有了controlling terminal，然后前面我们提到的所有问题依然可能发生。为了彻底解决这个问题，我们需要第二次fork，因为ioctl(TIOCSCTTY)手册中在非常不起眼的地方提到了，只有session leader才能为session打开controlling terminal，第二次fork之后，子进程就是session中第二个进程，它这辈子再没机会成为session leader了（除非它调用setsid），也就再没能力打开controlling terminal了。这样我们就一劳永逸的解决了所有问题。

为了避免取得控制终端的另一种方法是，无论何时打开一个终端设备都一定要指定O_NOCTTY，如果成为了终端设备那么当终端退出的时候，程序也会退出

所以，如果你的程序行为很固定，你知道它不会无聊到去打开controlling terminal的话，第二次fork其实是不必要的，但是如果你是在写一个库，而且不知道使用它的程序到底会有什么样的行为，你最好还是再fork一次。

守护进程用例

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <stdlib.h>
void daemonize(const char *cmd)
{
	pid_t pid;
	int fd;
	struct rlimit rl;  //获取最大的文件描述符值	
	/** 1、清空umask */
	umask(0);	
	/*2、创建子进程 */
	if ((pid = fork()) < 0)
	{
		fprintf(stderr,"%s can't fork", cmd);
		exit(-1);
	}
	if (pid != 0) // 父进程
		exit(0);  
	/*3、setsid 创建新会话 子进程成为会话首进程*/
	setsid();
	/*4、将当前工作目录更改为 "/"*/
	chdir("/");
	if ((pid = fork()) < 0)  //使守护进程完全丧失打开终端的能力
	{
		fprintf(stderr, "%s can't fork\n", cmd);
		exit(-1);		
	}
	if (pid != 0) //父进程 
		exit(0);
	/*5、关闭所有的文件描述符*/
	if (getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)  //获取最高的描述符值
	{
		fprintf(stderr, "%s can't get file limit\n", cmd);
		exit(-1);
	}
	for (int i = 0; i < rl.rlim_max; i++)
		close(i);
	//捕捉SIGHUP信号  //因为守护进程已经和终端分离了，所以并不会接收到SIGHUP信号，捕捉此信号的原因是，当守护进程拥有配置文件时，如果修改了配置文件，则需要重新启动才可以，为了不停止再次启动，则可以向守护进程发送SIGHUP信号，然后让守护进程读取新的配置文件 并不是必须的
	fd = open("dev/null", O_RDWR); //返回0
	dup(fd); // 1
	dup(fd); // 2
	// /dev/null属于字符特殊文件，它属于空设备，是一个特殊的设备文件，它会丢弃一切写入其中的数据，写入它的内容都会永远丢失，而且没有任何可以读取的内容。	
}
int main(int argc,char *argv[])
{
	pid_t pid;
	daemonize("hello");	
	while(1){
		sleep(100);
	}
}