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Linux——守护进程

news 来源：原创 2025/5/14 7:02:59

Linux——守护进程

一、守护进程

1.1 概念

1.2 特点

1.3 守护进程的典型应用场景

1.5 编程流程

1. fork() 退出父进程

2. setsid() 创建新会话

3. fork() 退出父进程 / 丢弃组长和会话首进程的身份，防止

4. chdir("/")

5. umask(0)

6. close()

1.6 守护进程实现：定时记录系统时间到日志文件

一、守护进程

1.1 概念

也叫精灵进程。在后台运行不和用户交互，要给信息让用户看只能写到文件中。日志。

会话：会话首进程 eg打开终端，在打开终端时和内核建立了会话。进程组也有id用进程组组长的gid标识，方便控制。每个会话都有sid

进程组：组长进程

1.2 特点

后台运行：脱离终端控制，不会因终端关闭而终止。

生命周期长：通常在系统启动时创建，直到系统关闭才终止。

无控制终端：没有关联的控制终端（TTY），无法直接接收用户输入。

权限特殊：部分守护进程需要 root 权限（如网络服务、日志服务）。

命名规范：通常以 d 结尾（如 sshd, crond, httpd）。

1.3 守护进程的典型应用场景

系统服务：如网络服务（sshd, httpd）、定时任务（crond）、日志服务（syslogd）。

监控任务：监控系统资源（如内存、磁盘）、检测硬件状态。

批处理作业：定期执行备份、数据同步等任务。

1.4 代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main() {// 使用printf函数输出进程ID（pid）、会话ID（sid）和进程组ID（pgid）printf("pid=%d,sid=%d,pgid=%d\n", getpid(), getsid(0), getpgrp());return 0;
}

getpid() 获取当前进程ID。
getsid(0) 获取当前进程所属会话 ID，参数 0 表示获取自身会话 ID 。
getpgrp() 获取当前进程所属进程组 ID 。

会话id没有变化，因为没有换终，打开终端运行的第一个进程就是bash，bash的id等于会话id。进程组id等于进程id是因为此时组内只有一个进程

现在增加进程fork增加子进程

第一个进程和组进程id相同，所以说明它是组长进程。子进程组进程也是3755说明它和第一个进程处于一个进程组中

1.5 编程流程

1. `fork()` 退出父进程

代码行为：使用 fork() 系统调用创建一个子进程，父进程执行 exit() 退出。
原理：fork() 会复制当前进程（父进程），产生一个新的子进程，二者几乎拥有相同的资源副本。父进程退出后，子进程就成为了孤儿进程，会被 init 进程（在现代 Linux 系统中多为 systemd 进程，进程号通常为 1 ）收养。这样做的目的是让子进程在后台运行，脱离父进程的控制终端，为后续成为守护进程做准备。如果父进程不退出，子进程和父进程可能会产生一些关联和干扰，比如共享控制终端等，不利于子进程在后台独立运行。

2. `setsid()` 创建新会话

代码行为：子进程调用 setsid() 函数创建一个新的会话，子进程成为这个新会话的首进程。
原理：会话是一组进程的集合，会话首进程具有特殊地位。调用 setsid() 后，子进程与原来的控制终端脱离关系，不再受原来终端的控制（比如终端关闭、用户注销），并且获得了一个新的进程组和会话。这是守护进程在后台持续稳定运行的关键一步，使其能够独立于用户的终端操作。只有非进程组组长才能成功调用 setsid 创建新会话。

3. `fork()` 退出父进程 / 丢弃组长和会话首进程的身份，防止

代码行为：再次调用 fork() 创建子进程，然后让当前的父进程（即之前 setsid 后的会话首进程）退出。
原理：虽然之前调用 setsid 使子进程成为会话首进程，但会话首进程仍有重新获得控制终端的潜在可能（比如某些特殊情况或误操作）。再次 fork() 并让会话首进程退出后，剩下的子进程就不再是会话首进程，进一步确保守护进程无法再关联到控制终端，更加彻底地在后台运行。

4. `chdir("/")`

代码行为：使用 chdir() 函数将当前工作目录更改为根目录 / 。
原理：守护进程可能会在系统运行期间一直存在，如果其工作目录是某个特定的挂载点，当该挂载点被卸载时，可能会导致守护进程出现异常（比如文件操作失败等）。将工作目录设置为根目录 / ，可以避免因工作目录相关问题影响守护进程的正常运行，保证其运行环境的稳定性。

5. `umask(0)`

代码行为：调用 umask() 函数，将文件模式创建掩码设置为 0 。
原理：文件模式创建掩码（umask）会影响新创建文件和目录的默认权限。默认情况下，系统会有一个初始的 umask 值，它会屏蔽掉一些权限。将 umask 设置为 0 ，意味着守护进程后续创建的文件和目录会尽可能地拥有最大权限，方便进行文件读写等操作，避免因权限问题导致无法创建或访问相关资源。

6. `close()`

代码行为：通常是关闭标准输入（STDIN_FILENO ）、标准输出（STDOUT_FILENO ）和标准错误（STDERR_FILENO ）对应的文件描述符。
原理：守护进程在后台运行，不需要与用户的终端进行交互，也就不需要使用标准输入来接收用户输入，也不需要将输出打印到终端。关闭这些文件描述符可以避免资源浪费，并且防止意外的输入输出操作干扰守护进程的运行，同时也能避免守护进程的输出信息混乱终端显示等情况。

windows上的守护进程，许多正在运行但我们没有看到

1.6 守护进程实现：定时记录系统时间到日志文件


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <sys/stat.h>// 获取文件描述符表大小的函数声明（在部分系统中可能需要额外定义或链接相关库）
int getdtablesize(); // 将当前进程转化为守护进程的函数
void set_daemon() {pid_t pid = fork();// 第一次fork，父进程退出if (pid!= 0) {exit(1);}// 创建新会话setsid(); pid = fork();// 第二次fork，父进程退出if (pid!= 0) {exit(1);}// 更改工作目录到根目录chdir("/"); // 设置文件掩码umask(0); int maxfd = getdtablesize();// 关闭所有文件描述符for (int i = 0; i < maxfd; i++) {close(i);}
}int main() {// 将当前进程设置为守护进程set_daemon(); while (1) {time_t tv;// 获取当前时间戳time(&tv); FILE* fp = fopen("/tmp/c2405d.log", "a");if (fp == NULL) {// 打开文件失败则退出循环break; }// 将格式化后的当前时间写入文件fprintf(fp, "Time is %s", asctime(localtime(&tv))); fclose(fp);// 休眠5秒sleep(5); }return 0;
}

第二次调用fork使得剩下的新子进程不再是会话首进程，进一步确保守护进程无法再关联到控制终端，更加彻底地在后台运行。

定义一个 time_t 类型变量 tv 用于存储时间戳，并调用 time 函数获取当前时间戳，存储到 tv 中。

fprintf 函数：

作用：将格式化后的当前时间信息写入指定文件
参数：
fp：文件指针（指向已打开的日志文件）。
"Time is %s"：格式化字符串，%s 表示替换为字符串。
asctime(...)：实际替换的时间字符串。
通过 localtime 函数可以将时间戳 tv =1612137600 （假设对应 2021 年 1 月 31 日 00:00:00 ）转换为包含具体年月日时分秒等信息的 struct tm 结构体。

asctime 函数接受一个指向 struct tm 结构体的指针 timeptr ，将其表示的时间格式化为字符串形式。格式化后的字符串格式固定，例如："Sun Jun 6 10:23:59 2021\n" ，包含了星期、月份、日期、时间、年份信息，并且字符串末尾自动添加换行符 \n 。

fopen 函数：

作用：以指定模式打开文件，返回文件指针（FILE*）。
参数：
路径："/tmp/c2405d.log" 指定日志文件位置。/tmp 是临时目录，程序崩溃或重启不会保留日志，但对短期测试足够。
模式："a" 表示追加模式（Append），特点：
文件不存在时自动创建。
文件存在时，写入指针定位到文件末尾，不会覆盖原有内容。
多进程 / 线程同时写入时，操作系统保证写入操作的原子性（但可能导致日志行交叉，需更高并发控制）。

返回值：
成功：返回非空文件指针（FILE*）。
失败：返回 NULL（如权限不足、磁盘已满、路径错误等）