Linux系统编程（守护进程）

前言

本篇文章我们来讲解守护进程，守护进程在进程中是一个比较重要的概念，在笔试面试中也经常考到，这篇文章就带大家来学习一下什么是守护进程。

一、守护进程概念

守护进程（Daemon Process）是在后台运行的一种特殊类型的进程，独立于终端会话，并且通常没有与用户交互的界面。守护进程在操作系统启动时启动，并持续运行，提供某种服务或执行特定的任务。

以下是守护进程的一些特点和作用：

1.后台运行：守护进程在后台运行，与终端会话无关。它不会像前台进程一样与终端交互，也不会受到终端关闭的影响。

2.无用户交互：守护进程通常没有与用户直接交互的界面。它在后台默默地运行，执行特定的任务或提供服务，如网络服务、定时任务等。

3.生命周期控制：守护进程通常由操作系统启动，在操作系统运行期间一直保持活动状态。它可以在操作系统启动时自动启动，并在系统关闭时自动终止。

4.分离与父进程：守护进程通常会从父进程（比如 Shell）中分离，成为一个独立的进程组，没有与终端相关联。这样可以避免与终端的交互和输出。

5.日志和错误处理：守护进程通常会将输出记录到日志文件中，而不是直接向终端输出。这有助于跟踪和排除问题，并提供可靠的错误处理机制。

6.无控制终端：守护进程不会占用、控制或依赖于终端设备，这使得它们可以在系统无人值守时运行。它们可以在系统启动后一直执行，无需用户干预。

守护进程的设计和实现要考虑到一些关键问题，如资源管理、信号处理、错误处理、日志记录、进程间通信等。同时，为了实现守护进程的特性，Linux 中提供了一些守护进程相关的编程技术和系统调用，如 fork()、setsid()、umask()、open()、chdir()、close() 等。

创建和管理守护进程需要谨慎处理，确保守护进程正确启动、运行和终止，同时记录必要的日志信息，以便进行故障排除。通常，各个 Linux 发行版提供了一些工具和约定用于配置和管理守护进程，如 Systemd、Upstart 和 SysVinit 等。

总而言之，守护进程是在后台运行的一种特殊类型的进程，独立于终端会话，并且没有与用户交互的界面。它们提供特定的服务或执行特定的任务，通常在操作系统启动时运行，并持续提供服务。

二、空洞文件

/dev/null 是一个特殊的设备文件，也被称为空洞文件或黑洞文件。

以下是对 /dev/null 空洞文件的一些特点和用途：

数据丢弃：将数据写入 /dev/null 相当于将其永久丢弃，数据不会进行存储，也不会影响其他进程和文件系统。这在某些情况下非常有用，比如不需要关心命令的输出结果或需要忽略某些输出。

输出重定向：可以将命令的输出重定向到 /dev/null，这样输出将会被丢弃，不显示在终端或输出到其他地方。通过将标准输出或标准错误重定向到 /dev/null，可以静默执行命令或过滤掉不需要的输出。

例如，command > /dev/null 将命令的标准输出重定向到 /dev/null，从而使输出被丢弃。

同样，command 2> /dev/null 将命令的标准错误输出重定向到 /dev/null，以丢弃标准错误输出。

虚拟输入：通过从 /dev/null 读取数据，会立即得到一个文件结束符（EOF），即读操作立即返回，不会返回任何实际数据。在一些情况下，当需要一个空的输入源时，可以从 /dev/null 读取数据。

总结来说，/dev/null 空洞文件在 Unix-like 系统中用于丢弃数据、将输出静默化或提供一个空的输入源。它是一种有用的机制，可用于在处理数据和命令输出时，忽略不需要的信息。

请注意，/dev/null 是一个特殊文件，而不是目录。在文件系统中，它位于 /dev 目录下，并且常常被用于 I/O 操作的重定向。

三、创建守护进程

这段代码的守护进程创建过程如下：

父进程创建子进程。

父进程退出，子进程成为孤儿进程，由 init 进程接管。

子进程创建孙子进程。

子进程退出，孙子进程成为孤儿进程，由 init 进程接管。

孙子进程成为新会话的首进程，并失去对控制终端的控制。

孙子进程修改文件权限掩码、切换工作目录、关闭标准输入输出文件描述符、重新打开指定的文件描述符（包括将输出重定向到日志文件）。

孙子进程进入一个无限循环，在每次循环中执行一些操作。

这样创建的守护进程在后台运行，与终端无关，不接收终端输入，并且将输出写入日志文件或丢弃。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int main(void)
{
    pid_t pid = 0;
    int i = 0;
    pid = fork();
    if(pid > 0)
    {
        printf("pid : %d\n", getpid());
        exit(0);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        setsid();
        printf("pid : %d\n", getpid());
        if((pid = fork()) > 0)
        {
            printf("child = %d, ppid = %d, pgid = %d, sid = %d\n", getpid(), getppid(), getpgrp(), getsid(getpid()));
            printf("groundson: %d\n", pid);            
            exit(0);
        }
        else
        {
            umask(0);
            chdir("/");
            close(STDIN_FILENO);
            close(STDOUT_FILENO);
            close(STDERR_FILENO);
            i += open("/dev/null", O_RDONLY);  // 0 --> STDIN
            i += open("/home/book/linuxsystem/my.log", O_WRONLY);  // 1 --> STDOUT
            i += open("/dev/null", O_RDWR);    // 2 --> STDERR
            printf("child = %d, ppid = %d, pgid = %d, sid = %d\n", getpid(), getppid(), getpgrp(), getsid(getpid()));
            while( 1 )
            {
                // do something
                printf("i = %d\n", i++);
                sleep(1);
                fflush(stdout);
            }
        }
    }
    return 0;
}

运行效果：

这里可以看出这个守护进程不属于任何一个终端，他会一直在后台运行下去，直到系统退出或者使用kill杀死进程。

总结

本篇文章就讲解到这里。