[Linux 高并发服务器]守护进程

Posted 2021-11-22 鱼竿钓鱼干

[Linux 高并发服务器]守护进程

文章概述

这篇文章是牛客网C++项目课：Linux 高并发服务器的教程的个人笔记

作者信息

NEFU 2020级 zsl
ID：fishingrod/鱼竿钓鱼干
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参考资料

感谢前辈们留下的优秀资料，从中学到很多，冒昧引用，如有冒犯可以私信或者在评论区下方指出

标题	作者	引用处
牛客C++项目课Linux高并发服务器	牛客网	贯穿全文，以此为基础
守护进程（Daemon）	饶文津	守护进程概念补充
linux系统编程之进程（八）：守护进程详解及创建，daemon()使用	mickole	守护进程创建过程补充

正文部分

前置知识

终端

来自参考资料1
◼在 UNIX 系统中，用户通过终端登录系统后得到一个 shell 进程，这个终端成为 shell 进程的控制终端（Controlling Terminal），进程中，控制终端是
保存在 PCB 中的信息，而 fork() 会复制 PCB 中的信息，因此由 shell 进
程启动的其它进程的控制终端也是这个终端。
◼ 默认情况下（没有重定向），每个进程的标准输入、标准输出和标准错误输出都指向控制终端，进程从标准输入读也就是读用户的键盘输入，进程往标准输出或标准错误输出写也就是输出到显示器上。
◼ 在控制终端输入一些特殊的控制键可以给前台进程发信号，例如 Ctrl + C 会产生 SIGINT 信号，Ctrl + \\ 会产生 SIGQUIT 信号。

进程组

进程组也被称为作业

来自参考资料1
◼ 进程组和会话在进程之间形成了一种两级层次关系：进程组是一组相关进程的集合，会话是一组相关进程组的集合。进程组和会话是为支持 shell 作业控制而定义的抽象概念，用户通过 shell 能够交互式地在前台或后台运行命令。
◼ 进行组由一个或多个共享同一进程组标识符（PGID）的进程组成。一个进程组拥有一个进程组首进程，该进程是创建该组的进程，其进程 ID 为该进程组的 ID，新进程会继承其父进程所属的进程组 ID。
◼ 进程组拥有一个生命周期，其开始时间为首进程创建组的时刻，结束时间为最后一个成员进程退出组的时刻。一个进程可能会因为终止而退出进程组，也可能会因为加入了另外一个进程组而退出进程组。进程组首进程无需是最后一个离开进程组的成员。

会话

来自参考资料1
◼ 会话是一组进程组的集合。会话首进程是创建该新会话的进程，其进程 ID 会成为会话 ID。新进程会继承其父进程的会话 ID。
◼ 一个会话中的所有进程共享单个控制终端。控制终端会在会话首进程首次打开一个终端设备时被建立。一个终端最多可能会成为一个会话的控制终端。
◼ 在任一时刻，会话中的其中一个进程组会成为终端的前台进程组，其他进程组会成为后台进程组。只有前台进程组中的进程才能从控制终端中读取输入。当用户在控制终
端中输入终端字符生成信号后，该信号会被发送到前台进程组中的所有成员。
◼ 当控制终端的连接建立起来之后，会话首进程会成为该终端的控制进程。

进程、会话、控制终端之间的关系

来自参考资料1
第一条命令加了&因此是在后台运行，否则默认是前台运行的

守护进程

守护进程的概念

来自参考资料1
◼ 守护进程（Daemon Process），也就是通常说的 Daemon 进程（精灵进程），是Linux 中的后台服务进程。它是一个生存期较长的进程，通常独立于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。一般采用以 d 结尾的名字。
◼ 守护进程具备下列特征：

1. 生命周期很长，守护进程会在系统启动的时候被创建并一直运行直至系统被关闭。它在后台运行并且不拥有控制终端。没有控制终端确保了内核永远不会为守护进程自动生成任何控制信号以及终端相关的信号（如 SIGINT、SIGQUIT）。
2. Linux 的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如，Internet 服务器 inetd，Web 服务器 httpd 等。

守护进程（Daemon）一般是为了保护我们的程序/服务的正常运行，当程序被关闭、异常退出等时再次启动程序/恢复服务。

Linux 中一般把守护进程放在/etc/init.d/中，启动服务时的命令一般是 /etc/init.d/* {start|stop|status|restart}。

补充：
守护进程（Daemon）

创建守护进程

补充资料：
linux系统编程之进程（八）：守护进程详解及创建，daemon()使用

1. 执行一个 fork()，之后父进程退出，子进程继续执行。
   守护进程变成孤儿进程，这样就被init进程领养，init进程成为其父进程。

   由于子进程会继承父进程的会话，进程组，控制终端，文件描述符等，我们要让子进程和原来的这些信息脱离。

2. 子进程调用 setsid() 开启一个新会话。
   脱离了原来会话组、进程组、控制终端，成为新的会话组组长。（新的会话是没有控制终端的）

   第一步创建子进程的原因是： 当进程是会话组长时setsid()调用失败，两个会话里会产生同样的ID,造成冲突。

   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。

3. 清除进程的 umask 以确保当守护进程创建文件和目录时拥有所需的权限

   设置文件掩码是为了不受父进程的 umask 的影响，能自由创建读写文件和目录

4. 修改进程的当前工作目录，通常会改为根目录（/）。
   刚启动守护进程的时候默认使用当前位置作为工作目录，如果你用U盘之类的启动就很不合理了。

5. 关闭守护进程从其父进程继承而来的所有打开着的文件描述符。

   子进程会从父进程继承文件描述符，这些文件描述符会占用资源，因此我们最好关闭它们。至少要关闭 0,1,2 这三个文件描述符，分别对应了 stdin, stdout, 和 stderr。不过通常用 sysconf(_SC_OPEN_MAX) 获取系统允许的最大文件描述符个数，然后全部 close 掉。

6. 在关闭了文件描述符0、1、2之后，守护进程通常会打开/dev/null 并使用dup2() 使所有这些描述符指向这个设备。

   同时为了防止有些操作使用0,1,2文件描述符出问题，所以重定向到/dev/null设备

   tip：/dev/null设备会把操作给丢弃到

7. 核心业务逻辑

/*
    写一个守护进程，每隔2s获取一下系统时间，将这个时间写入到磁盘文件中。
*/

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void work(int num) {
    // 捕捉到信号之后，获取系统时间，写入磁盘文件
    time_t tm = time(NULL);
    struct tm * loc = localtime(&tm);
    // char buf[1024];

    // sprintf(buf, "%d-%d-%d %d:%d:%d\\n",loc->tm_year,loc->tm_mon
    // ,loc->tm_mday, loc->tm_hour, loc->tm_min, loc->tm_sec);

    // printf("%s\\n", buf);

    char * str = asctime(loc);
    int fd = open("time.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0664);
    write(fd ,str, strlen(str));
    close(fd);
}

int main() {

    // 1.创建子进程，退出父进程
    pid_t pid = fork();

    if(pid > 0) {
        exit(0);
    }

    // 2.将子进程重新创建一个会话
    setsid();

    // 3.设置掩码
    umask(022);

    // 4.更改工作目录
    chdir("/home/nowcoder/");

    // 5. 关闭、重定向文件描述符
    int fd = open("/dev/null", O_RDWR);
    dup2(fd, STDIN_FILENO);
    dup2(fd, STDOUT_FILENO);
    dup2(fd, STDERR_FILENO);

    // 6.业务逻辑

    // 捕捉定时信号
    struct sigaction act;
    act.sa_flags = 0;
    act.sa_handler = work;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    sigaction(SIGALRM, &act, NULL);

    struct itimerval val;
    val.it_value.tv_sec = 2;
    val.it_value.tv_usec = 0;
    val.it_interval.tv_sec = 2;
    val.it_interval.tv_usec = 0;

    // 创建定时器
    setitimer(ITIMER_REAL, &val, NULL);

    // 不让进程结束
    while(1) {
        sleep(10);
    }

    return 0;
}