守护进程（Daemon）

Posted 2020-10-31 水郁

守护进程的概念

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。
例如 http 服务的守护进程叫 httpd，mysql 服务的守护进程叫 mysqld。

或者有时候我们需要让我们的程序/服务能不中断地运行，在关闭终端后也能在后台默默运行，除了可以这样：

nohup ./xxx &

，也可以写成 Daemon 程序，例如一个服务器。

许多服务器进程就是写成了 Daemon 程序，例如 nginx、Redis、Apache 等。

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}。

守护进程脱离终端而存在。当你执行命令ps -ef 时，守护进程的 PPID （父进程 ID）都是 1，TTY （终端）则是???。

守护进程的创建

Linix 中可以调用 int daemon(int nochdir, int noclose); 函数来使程序成为一个守护进程。具体用法可以用“男人”命令(手册命令)查询：man daemon。

通过原理我们也可以手动创建一个守护进程。

相关概念：

• 进程组（Process Group）： 进程集合，每个进程组有一个组长（Leader），其进程 ID 就是该进程组 ID。
• 会话（Session）： 进程组集合，每个会话有一个组长，其进程 ID 就是该会话组 ID。
• 控制终端（Controlling Terminal）：每个会话可以有一个单独的控制终端，与控制终端连接的 Leader 就是控制进程（Controlling Process）。

fork

守护进程的父进程是 init 进程，在创建时先从父进程 fork 出来一个子进程，退出父进程，这时子进程变成孤儿，就成了 init 的子进程。

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。

setid

通过setid()来创建新会话，同时也脱离了原来的进程组，会话以及控制终端，成为新的会话的组长。此时它可能会再申请一个控制终端，所以我们再 fork 一下，并只保留新的子进程，这样就不是会话组长了，就不能申请控制终端了。

close(fd)

之后再关闭从父进程继承的文件描述符。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。

umask(0)

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。

chdir("/")

守护进程一般是一直执行到系统关机，在它运行过程中，它所在的目录就不能卸载（unmounted）。通过将它的工作目录转移到根目录，用来的目录就允许卸载了。也不一定要根目录（这种情况，运行需要超级权限），可以选择一个不需要卸载的路径。

void daemon() {
    // fork 出一个子进程。
    pid_t pid = fork();

    // fork 失败。
    if( pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(1);
    }

    // 退出父进程。
    if(pid) {
        exit(0);
    }

    // 创建新会话。
    // 该子进程会成为新的会话和进程组的组长。
    if(setsid() == -1) {
        perror("setsid");
        exit(1);
    }

    // 再 fork 一次，新的子进程不再是会话组长。
    pid = fork();

    if( pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(1);
    }

    if(pid) {
        exit(0);
    }
    
    // 关掉从父进程继承的文件描述符。
    int max_fd = sysconf(_SC_OPEN_MAX);
    for(int i = 0; i < max_fd; ++i) {
        close(i);
    }

    // 设置文件创建权限掩码，不希望被父进程的掩码限制。
    umask(0);

    // 将当前工作目录设置为系统根目录。
    chdir("/");
}