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守護(hù)進(jìn)程 守護(hù)進(jìn)程是生存期長的一種進(jìn)程。它們獨(dú)立于控制終端并且周期性的執(zhí)行某種任務(wù)或等待處理某些發(fā)生的事件。他們常常在系統(tǒng)引導(dǎo)裝入時啟動，在系統(tǒng)關(guān)閉時終止。unix系統(tǒng)有很多守護(hù)進(jìn)程，大多數(shù)服務(wù)器都是用守護(hù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的。比如，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)inetd、Web服務(wù)http等。同時，守護(hù)進(jìn)程完成許多系統(tǒng)任務(wù)。比如，作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond、打印進(jìn)程lqd等。 這里主要說明守護(hù)進(jìn)程的進(jìn)程結(jié)構(gòu)，以及如何編寫守護(hù)進(jìn)程程序。因?yàn)槭刈o(hù)進(jìn)程沒有控制終端，所以我們還要介紹在守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行時錯誤輸出的方法。 守護(hù)進(jìn)程及其特性 守護(hù)進(jìn)程最重要的特性是后臺運(yùn)行。在這一點(diǎn)上，DOS下的常駐內(nèi)存程序TSR與之相似。 其次，守護(hù)進(jìn)程必須與其運(yùn)行前的環(huán)境隔離開來。這些環(huán)境包括未關(guān)閉的文件描述符、控制終端、會話和進(jìn)程組、工作目錄以及文件創(chuàng)建掩碼等。這些環(huán)境通常是守護(hù)進(jìn)程從執(zhí)行它的父進(jìn)程（特別是shell）中繼承下來的。 最后，守護(hù)進(jìn)程的啟動方式有其特殊之處。它可以在系統(tǒng)啟動時從啟動腳本/etc/rc.d中啟動，可以由inetd守護(hù)進(jìn)程啟動，可以有作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond啟動，還可以由用戶終端（通常是shell）執(zhí)行。 總之，除開這些特殊性以外，守護(hù)進(jìn)程與普通進(jìn)程基本上沒有什么區(qū)別。因此，編寫守護(hù)進(jìn)程實(shí)際上是把一個普通進(jìn)程按照上述的守護(hù)進(jìn)程的特性改造成為守護(hù)進(jìn)程。如果大家對進(jìn)程的認(rèn)識比較深入，就對守護(hù)進(jìn)程容易理解和編程了。 首先我們來察看一些常用的系統(tǒng)守護(hù)進(jìn)程，看一下他們和幾個概念：進(jìn)程組、控制終端和對話期有什么聯(lián)系。p s命令打印系統(tǒng)中各個進(jìn)程的狀態(tài)。該命令有多個選擇項(xiàng)，有關(guān)細(xì)節(jié)請參考系統(tǒng)手冊。為了察看所需的信息，執(zhí)行： ps –axj PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND 0 1 0 0 ? -1 S 0 0:04 init 1 2 1 1 ? -1 SW 0 0:00 [keventd] 1 3 1 1 ? -1 SW 0 0:00 [kapm-idled] 0 4 1 1 ? -1 SWN 0 0:00 [ksoftirqd_CPU0] 0 5 1 1 ? -1 SW 0 0:00 [kswapd] 0 6 1 1 ? -1 SW 0 0:00 [kreclaimd] 0 7 1 1 ? -1 SW 0 0:00 [bdflush] 0 8 1 1 ? -1 SW 0 0:00 [kupdated] 1 9 1 1 ? -1 SW< 0 0:00 [mdrecoveryd] 1 17 1 1 ? -1 SW 0 0:02 [kjournald] 1 92 1 1 ? -1 SW 0 0:00 [khubd] 1 573 573 573 ? -1 S 0 0:03 syslogd -r -x 1 578 578 578 ? -1 S 0 0:00 klogd -2 1 598 598 598 ? -1 S 32 0:00 portmap 進(jìn)程號為1、2的這些進(jìn)程非常特殊，存在于系統(tǒng)的整個生命期中。它們沒有父進(jìn)程ID ，沒有組進(jìn)程ID ，也沒有對話期ID 。syslogd 守護(hù)進(jìn)程可用于任何為操作人員記錄系統(tǒng)消息的程序中?？梢栽谝慌_實(shí)際的控制臺上打印這些消息，也可將它們寫到一個文件中。sendmail 是標(biāo)準(zhǔn)郵遞守護(hù)進(jìn)程。update 程序定期將內(nèi)核緩存中的內(nèi)容寫到硬盤上（通常是每隔30 秒）。為了做到這一點(diǎn)，該程序每隔30 秒調(diào)用sync（2 ）函數(shù)一次。cron 守護(hù)進(jìn)程在指定的日期和時間執(zhí)行指定的命令。許多系統(tǒng)管理任務(wù)是由cron 定期地使相關(guān)程序執(zhí)行而得以實(shí)現(xiàn)的。inetd進(jìn)程監(jiān)聽系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)界面，以輸入對各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的請求。最后一個守護(hù)進(jìn)程，lpd 處理對系統(tǒng)提出的各個打印請求。 注意，所有守護(hù)進(jìn)程都以超級用戶（用戶ID為0）的優(yōu)先權(quán)運(yùn)行。沒有一個守護(hù)進(jìn)程具有控制終端，終端名稱設(shè)置為問號（？）、終端前臺進(jìn)程組ID設(shè)置為－1。缺少控制終端是守護(hù)進(jìn)程調(diào)用了setsid的結(jié)果。除update以外的所有守護(hù)進(jìn)程都是進(jìn)程組的首進(jìn)程，對話期的首進(jìn)程，而且是這些進(jìn)程組和對話期中的唯一進(jìn)程。最后，應(yīng)當(dāng)引起注意的是所有這些守護(hù)進(jìn)程的父進(jìn)程都是init進(jìn)程。 在接觸實(shí)際編程前，我們來看看編寫守護(hù)進(jìn)程要碰到的概念：進(jìn)程組合會話期。 進(jìn)程組 每個進(jìn)程除了有一進(jìn)程ID之外，還屬于一個進(jìn)程組（在討論信號時就會涉及進(jìn)程組）進(jìn)程組是一個或多個進(jìn)程的集合。每個進(jìn)程有一個唯一的進(jìn)程組ID。進(jìn)程組ID類似于進(jìn)程ID——它是一個正整數(shù)，并可存放在pid_t數(shù)據(jù)類型中。 每個進(jìn)程組有一個組長進(jìn)程。組長進(jìn)程的標(biāo)識是，其進(jìn)程組ID等于其進(jìn)程ID，進(jìn)程組組長可以創(chuàng)建一個進(jìn)程組，創(chuàng)建該組中的進(jìn)程，然后終止，只要在某個進(jìn)程組中有一個進(jìn)程存在，則該進(jìn)程就存在，這與其組長進(jìn)程是否終止無關(guān)。從進(jìn)程組創(chuàng)建開始到其中最后一個進(jìn)程離開為止的時間區(qū)間稱為進(jìn)程組的生命期。某個進(jìn)程組中的最后一個進(jìn)程可以終止，也可以參加另一進(jìn)程組。 前面已經(jīng)提到進(jìn)程調(diào)用setgid可以參加一個現(xiàn)存的組或者創(chuàng)建一個新進(jìn)程組（setsid也可以創(chuàng)建一個新的進(jìn)程組，后面將用到） 會話期 會話期(session)是一個或多個進(jìn)程組的集合。其中，在一個會話期中有3個進(jìn)程組，通常是有shell的管道線將幾個進(jìn)程編成一組的。 下面說明有關(guān)會話期和進(jìn)程組的一些特性： 一個會話期可以有一個單獨(dú)的控制終端（controlling terminal），這一般是我們在其上登錄的終端設(shè)備（終端登錄）或偽終端設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)登錄），但這個控制終端并不是必需的。 建立與控制終端連接的會話期首進(jìn)程，被稱之為控制進(jìn)程（contronlling process）。以及一個會話期中的幾個進(jìn)程組可被分為一個前臺進(jìn)程組（foreground process group）以及一個或幾個后臺進(jìn)程組（background process group） 如果一個會話期有一個控制終端，則它有一個前臺進(jìn)程組，其他進(jìn)程組為后臺進(jìn)程組。無論何時鍵入中斷鍵（常常是delete或ctrl－c）或退出鍵（通常是ctrl－\），就會造成將中斷信號或退出信號送至前途進(jìn)程組的所有進(jìn)程。 守護(hù)進(jìn)程的編程規(guī)則 在不同Unix環(huán)境下，守護(hù)進(jìn)程的具體編程細(xì)節(jié)并不一致。但所幸的是，守護(hù)進(jìn)程的編程原則其實(shí)都一樣，區(qū)別僅在于具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不同，這個原則就是要滿足守護(hù)進(jìn)程的特性。編程規(guī)則如下： 1、在后臺運(yùn)行 為避免掛起控制終端，要將daemon放入后臺執(zhí)行，其方法是，在進(jìn)程中調(diào)用fork使父進(jìn)程終止，讓daemon在子進(jìn)程中后臺執(zhí)行。具體就是調(diào)用f o r k ，然后使父進(jìn)程e x i t 。這樣做實(shí)現(xiàn)了下面幾點(diǎn)： 第一，如果該精靈進(jìn)程是由一條簡單s h e l l 命令起動的，那么使父進(jìn)程終止使得s h e l l 認(rèn)為這條命令已經(jīng)執(zhí)行完成。 第二，子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的進(jìn)程組I D ，但具有一個新的進(jìn)程I D ，這就保證了子進(jìn)程不是一個進(jìn)程組的首進(jìn)程。這對于下面就要做的s e t s i d 調(diào)用是必要的前提條件。 2、脫離控制終端，登錄會話和進(jìn)程組 登錄會話可以包含多個進(jìn)程組，這些進(jìn)程組共享一個控制終端，這個控制終端通常是創(chuàng)建進(jìn)程的登錄終端、控制終端，登錄會話和進(jìn)程組通常是從父進(jìn)程繼承下來的。我們的目的就是要擺脫它們，使之不受它們的影響。 其方法是在第一點(diǎn)的基礎(chǔ)上，調(diào)用setsid（）使進(jìn)程成為會話組長： 需要說明的是，當(dāng)進(jìn)程是會話組長時，setsid（）調(diào)用會失敗，但第一點(diǎn)已經(jīng)保證進(jìn)程不是會話組長。setsid（）調(diào)用成功后，進(jìn)程成為新的會話組長和新的進(jìn)程組長，并與原來的登錄會話和進(jìn)程組脫離，由于會話過程對控制終端的獨(dú)占性，進(jìn)程同時與控制終端脫離。 具體是操作就是： （a ）成為新對話期的首進(jìn)程 （b ）成為一個新進(jìn)程組的首進(jìn)程 （c ）沒有控制終端。 3、禁止進(jìn)程重新打開控制終端 現(xiàn)在，進(jìn)程已經(jīng)成為無終端的會話組長，但它可以重新申請打開一個控制終端?？梢酝ㄟ^使進(jìn)程不再成為會話組長來禁止進(jìn)程重新打開控制終端： 4、關(guān)閉打開的文件描述符 進(jìn)程從創(chuàng)建它的父進(jìn)程那里繼承了打開的文件描述符。如不關(guān)閉，將會浪費(fèi)系統(tǒng)資源，造成進(jìn)程所在地文件系統(tǒng)無法卸下以及無法預(yù)料的錯誤。一般來說，必要的是關(guān)閉0、1、2三個文件描述符，即標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出、標(biāo)準(zhǔn)錯誤。因?yàn)槲覀円话阆Ｍ刈o(hù)進(jìn)程自己有一套信息輸出、輸入的體系，而不是把所有的東西都發(fā)送到終端屏幕上。調(diào)用fclose（）； 5、改變當(dāng)前工作目錄 將當(dāng)前工作目錄更改為根目錄。從父進(jìn)程繼承過來的當(dāng)前工作目錄可能在一個裝配的文件系統(tǒng)中。因?yàn)榫`進(jìn)程通常在系統(tǒng)再引導(dǎo)之前是一直存在的，所以如果精靈進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄在一個裝配文件系統(tǒng)中，那么該文件系統(tǒng)就不能被拆卸。 另外，某些精靈進(jìn)程可能會把當(dāng)前工作目錄更改到某個指定位置，在此位置做它們的工作。例如，行式打印機(jī)假脫機(jī)精靈進(jìn)程常常將其工作目錄更改到它們的s p o o l 目錄上。 可以調(diào)用chdir（“目錄”）； 6、重設(shè)文件創(chuàng)建掩碼 將文件方式創(chuàng)建屏蔽字設(shè)置為0 。由繼承得來的文件方式創(chuàng)建屏蔽字可能會拒絕設(shè)置某些許可權(quán)。例如，若精靈進(jìn)程要創(chuàng)建一個組可讀、寫的文件，而繼承的文件方式創(chuàng)建屏蔽字，屏蔽了這兩種許可權(quán)，則所要求的組可讀、寫就不能起作用。 7、處理SIGCHLD 信號 處理SIGCHLD信號并不是必需的。但對于某些進(jìn)程，特別是服務(wù)器進(jìn)程往往在請求到來時生產(chǎn)子進(jìn)程出來請求。如果父進(jìn)程不等待子進(jìn)程結(jié)束，子進(jìn)程將成為僵尸進(jìn)程，(zombie)而仍占用系統(tǒng)資源。如果父進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束，將增加父進(jìn)程的負(fù)擔(dān)，影響服務(wù)器進(jìn)程的并發(fā)性能。在系統(tǒng)V下可以簡單的將SIGCHLD信號的操作設(shè)為SIG-IGN: signal(SIGCHLD,SIG_IGN); 這樣，內(nèi)核在子進(jìn)程結(jié)束時不會產(chǎn)生僵尸進(jìn)程，這一點(diǎn)與BSD4不同，在BSD4下必須顯示等 待子進(jìn)程結(jié)束才能釋放僵尸進(jìn)程。 守護(hù)進(jìn)程實(shí)例 守護(hù)進(jìn)程實(shí)例包括兩部分：主程序test.c和初始化程序init.c。主程序每隔一分鐘向/tmp 目錄中的日志test.log 報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)。初始化程序中的init_daemon 函數(shù)負(fù)責(zé)生成守護(hù)進(jìn)程 void make_daemon(void) { pid_t pid; FILE * lockfd; sigset_t sighup; int i; extern pid_t getsid(pid_t); pid = fork();//第一個子進(jìn)程生成 if (pid < 0) { printinfo("fork error!",INFOERROR); exit(FAILEXIT); }else if (pid > 0) { printinfo("fork 1 ok! ", INFOSCREEN); exit(OKEXIT);//退出父進(jìn)程，擺脫shell的控制 } pid = getpid();//獲得子進(jìn)程自身的id lockfd = fopen(PIDFILE, "w");//以下是將pid寫入文件 if (lockfd != NULL) { fprintf(lockfd, "%d\n", pid); fclose(lockfd); }//寫入pid if (getsid(0) != pid) {//創(chuàng)建新的會話期 if (setsid() < 0) { printinfo("backupdaemon setsid error!",INFOERROR); perror("setsid"); } } if(pid=fork()){//再次生成子進(jìn)程，這時候是孫子進(jìn)程 exit(0);//退出上一代進(jìn)程 }else if(pid<0){ exit(1); } close(1);//關(guān)閉文件 close(2); chdir(rundir);//改變運(yùn)行的目錄 umask(022);//改變文件權(quán)限 } 守護(hù)進(jìn)程的錯誤輸出 守護(hù)進(jìn)程不屬于任何終端，所以當(dāng)需要輸出某些信息時，它無法像一般程序那樣將信息直接輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯誤輸出中。我們很大時候也不希望每個守護(hù)進(jìn)程將它自己的出錯消息寫到一個單獨(dú)的文件中。因?yàn)閷τ谙到y(tǒng)管理人員而言，要記住哪一個守護(hù)進(jìn)程寫到哪一個記錄文件中，并定期的檢查這些文件，他一定會為此感到頭疼的。所以，我們需要有一個集中的守護(hù)進(jìn)程出錯記錄機(jī)制。目前很多系統(tǒng)都引入了syslog記錄進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)這一目的。 自伯克利開發(fā)了BSD syslog并廣泛應(yīng)用以來，BSD syslog 機(jī)制被大多數(shù)守護(hù)進(jìn)程所使用。我們下面介紹BSD syslog 的用法。有三種方法產(chǎn)生記錄消息： 1 內(nèi)核例程可以調(diào)用log函數(shù)。任何一個用戶進(jìn)程通過打開和讀/dev/klog設(shè)備就可以讀取這些消息。因?yàn)槲覀儫o意編寫內(nèi)核中的例程，所以不再進(jìn)一步說明此函數(shù)。 2 大多數(shù)用戶進(jìn)程（守護(hù)進(jìn)程）調(diào)用syslog函數(shù)以產(chǎn)生記錄消息。我們將在下面說明其調(diào)用序列。這使消息發(fā)送至Unix域數(shù)據(jù)報(bào)套接口/dev/log。 3 在此主機(jī)上，或通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接到此主機(jī)的某一其他主機(jī)上的一個用戶進(jìn)程可將記錄消息發(fā)向UDP端口514。 注意：syslog 函數(shù)并不產(chǎn)生這些UDP數(shù)據(jù)報(bào)——它們要求產(chǎn)生此記錄消息的進(jìn)程具有顯式的網(wǎng)絡(luò)編程。 通常，syslog守護(hù)進(jìn)程讀取三種格式的記錄消息。此守護(hù)進(jìn)程在啟動時讀一個配置文件。一般來說，其文件名為/etc/syslog.conf，該文件決定了不同種類的消息應(yīng)送向何處。例如，緊急消息可被送向系統(tǒng)管理員（若已登錄），并在控制臺上顯示，而警告消息則可記錄到一個文件中。該機(jī)制提供了syslog函數(shù)，其調(diào)用格式如下 #include <syslog.h> void openlog (char*ident,int option ,int facility); void syslog(int priority,char*format,……) void closelog(); 調(diào)用openlog是可選擇的。如果不調(diào)用openlog，則在第一次調(diào)用syslog時，自動調(diào)用openlog。調(diào)用closelog也是可選擇的，它只是關(guān)閉被用于與syslog守護(hù)進(jìn)程通信的描述符。調(diào)用openlog 使我們可以指定一個ident，以后， 此ident 將被加至每則記錄消息中。ident 一般是程序的名稱（例如 ，cron ，inetd 等）。option 有4種可能： LOG_CONS 若日志消息不能通過Unix域數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送至syslog，則將該消息寫至控制臺。 LOG_NDELAY1 立即打開Unix域數(shù)據(jù)報(bào)套接口至syslog守護(hù)進(jìn)程，而不要等到記錄第一消息。通常，在記錄第一條消息之前，該套接口不打開。 LOG_PERROR 除將日志消息發(fā)送給syslog 外，還將它至標(biāo)準(zhǔn)出錯。此選項(xiàng)僅由4.3BSDReno及以后版本支持。 LOG_PID 每條消息都包含進(jìn)程ID。此選項(xiàng)可供對每個請求都fork一個子進(jìn)程的守護(hù)進(jìn)程使用。 在openlog中設(shè)置facility參數(shù)的目的是讓配置文件可以說明，來自不同設(shè)施的消息以不同的方式進(jìn)行處理。如果不調(diào)用openlog，或者以facility 為0來調(diào)用它，那么在調(diào)用syslog 時，可將facility作為priority參數(shù)的一個部分進(jìn)行說明。調(diào)用syslog產(chǎn)生一個記錄消息。其priority參數(shù)是facility和level的組合，它們可選取的值分別列于下面。level值按優(yōu)先級從高級到最低按序排列。 摘自:LinuxAID |
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