APUE编程：114---进程管理（守护进程的编程实现）

一、编程实现1

• 在编写守护进程程序时需遵循一些基本规则，以防止产生不必要的交互作用

第一步

• 首先调用umask将文件模式创建屏蔽字设置为一个已知值（通常为0）
• 由继承得来的文件模式创建屏蔽字可能会被设置为拒绝某些权限。如果守护进程要创建文件，那么它可能要设置特定的权限。例如：若守护进程要创建组可读、组可写的文件，继承的文件模式创建屏蔽字可能会屏蔽上述两种权限中的一种，而使其无法发挥作用
• 另一方面，如果守护进程调用的库函数创建了文件，那么将文件模式创建屏蔽字设置为一个限制性更强的值（如007）可能会更明智，因为库函数可能不允许调用者通过一个显式的函数参数来设置权限

第二步

• 调用fork，然后使父进程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。这是下面将要进行的setsid调用的先决条件

第三步

• 调用setsid创建一个新会话
• 于是执行9.5节中列出的3个步骤，使调用进程：
  • （a） 成为新会话的首进程
  • （b）成为一个新进程组的组长进程
  • （c）没有控制终端

第四步

• 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。因为守护进程通常在系统再引导之前是一直存在的，所以如果守护进程的当前工作目录在一个挂载文件系统中，那么该文件系统就不能被卸载
• 或者，某些守护进程可能会把当前工作目录更改到某个指定位置，并在此位置做它们的全部工作。 例如，行式打印机假脱机守护进程就可能将其工作目录更改到它们的spool目录上

第五步

• 关闭不再需要的文件描述符
• 这使守护进程就不再持有从其父进程继承来的任何文件描述符（父进程可能是shell进程，或某个其他进程）
• 可以使用open_max函数或getrlimit函数来判定最高文件描述符值，并关闭直到该值的所有描述符

第六步

• 某些守护进程打开/dev/null使其具有文件描述符0、1、2，这样，任何一个试图读标准输入、写标准输出或标准错误的库例程都不会产生任何效果。因为守护进程并不与终端设备相关联，所以其输出无处显示，也无处从交互式用户那里接受输入
• 即使守护进程是从交互式会话启动的，但是守护进程是在后台运行的，所以登录会话的终止并不影响守护进程
• 如果其他用户在同一终端设备上登录，我们不希望在该终端上见到守护进程的输出，用户也不期望他们在终端上的输入被守护进程读取

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

void daemonize(const char *cmd)
{
	int					i, fd0, fd1, fd2;
	pid_t				pid;
	struct rlimit		rl;
	struct sigaction	sa;

	umask(0);

	if (getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)
		printf("%s: can't get file limit\n", cmd);

	if ((pid = fork()) < 0)
		printf("%s: can't fork\n", cmd);
	else if (pid != 0)//父进程终止，子进程的PPID开始变为1
		exit(0);

    /*为什么要关闭父进程：因为非进程组组长才可以setsid开启新会话
    子进程创建一个新会话，新会话没有控制终端（并且子进程成为新会话的组长）*/
	setsid();

	sa.sa_handler = SIG_IGN;//忽略信号
	sigemptyset(&sa.sa_mask);
	sa.sa_flags = 0;
    //忽略ISGHUP信号（会话首进程终止，产生此信号，默认动作是终止进程）
	if (sigaction(SIGHUP, &sa, NULL) < 0)
		printf("%s: can't ignore SIGHUP\n", cmd);
    
	if ((pid = fork()) < 0)
		printf("%s: can't fork\n", cmd);
	else if (pid != 0)第一个子进程终止
		exit(0);

    //子子进程开始（守护进程空间）
    //为什么要再次fork：为了保证守护进程不是会话首进程，防止其取得控制终端
	if (chdir("/") < 0)
		printf("%s: can't change directory to /\n", cmd);

	if (rl.rlim_max == RLIM_INFINITY)
		rl.rlim_max = 1024;
	for (i = 0; i < rl.rlim_max; i++)
		close(i);//关闭所有的文件描述符

    /*因为上面关闭了所有文件描述符，
    所以之后创建的fd0、fd1、fd2不出意外的话，应该是0、1、2*/
    //为什么打开/dev/null：打开/dev/null之后，标准输入、输出、错误输出都会重定向到此处
	fd0 = open("/dev/null", O_RDWR);
	fd1 = dup(0);
	fd2 = dup(0);

	openlog(cmd, LOG_CONS, LOG_DAEMON);
	if (fd0 != 0 || fd1 != 1 || fd2 != 2) {
		syslog(LOG_ERR, "unexpected file descriptors %d %d %d",
		  fd0, fd1, fd2);
		exit(1);
	}
}

int main()
{
    daemonize("MyDaemon");
    while(1){
        sleep(1);
    }
}

运行结果

• 显示结果依次是：UID名称、PID、PPID、PGID、SID、C、STIME、TTY、TIME、CMD
• 通过ps命令可以看到，其PGID实2751（也就是第一个fork的子进程），但是该子进程exit了，所以意味着，守护进程在一个孤儿进程组中，它不是会话首进程，因此没有机会被分配到一个控制终端
• 这一结果是在daemonize函数中执行第二个fork造成的，可以看到，守护进程已经被正确的初始化了

二、编程实现2

fork

setsid

忽略SIGHUP信号并在此fork

改变工作目录

将stdin、stdout、stderr重定向到/dev/null

使用syslogd处理错误

#include	<syslog.h>

#define	MAXFD	64

int
daemon_init(const char *pname, int facility)
{
	int		i;
	pid_t	pid;

	if ( (pid = Fork()) < 0)
		return (-1);
	else if (pid)
		_exit(0);			/* parent terminates */

	/* child 1 continues... */

	if (setsid() < 0)			/* become session leader */
		return (-1);

	Signal(SIGHUP, SIG_IGN);
	if ( (pid = Fork()) < 0)
		return (-1);
	else if (pid)
		_exit(0);			/* child 1 terminates */

	/* child 2 continues... */

	chdir("/");				/* change working directory */

	/* close off file descriptors */
	for (i = 0; i < MAXFD; i++)
		close(i);

	/* redirect stdin, stdout, and stderr to /dev/null */
	open("/dev/null", O_RDONLY);
	open("/dev/null", O_RDWR);
	open("/dev/null", O_RDWR);

	openlog(pname, LOG_PID, facility);

	return (0);				/* success */
}

三、精简版的守护进程案例

• 相对于上面的案例，缩短了一些

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>

void creat_daemon()
{
    int i,fd;
    pid_t id;
    struct sigaction sa;
    umask(0);//第一步：调用umask将文件模式创建屏蔽字设置为0.
    if((id = fork()) < 0){
        printf("fork error!\n");
        return;
    }else if(id != 0){
        exit(0);//第二步：调用fork，父进程退出。保证子进程不是话首进程，从而保证后续不和其他终端关联。
    }

    setsid();//第三步：设置新会话

    sa.sa_handler = SIG_IGN;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    if(sigaction(SIGCHLD,&sa,NULL) < 0){
        //注册子进程退出忽略信号
        return;
    }

    if((id = fork()) < 0){//再次创建子进程
        printf("fork 2 error!\n");
        return;
    }else if(id != 0){
         exit(0);
    }
	//守护进程空间
    if(chdir("/") < 0){
        //第四步：更改工作目录到根目录
        printf("child dir error\n");
        return;
    }
    close(0);
    fd = open("/dev/null",O_RDWR);//关闭标准输入，重定向所有标准（输入输出错误）到/dev/NULL
    dup2(fd,1);
    dup2(fd,2);
}

int main()
{
    creat_daemon();
    while(1){
        sleep(1);
    }
}