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【Liunx】进程间关系与守护进程

news 2025/11/16 5:15:05

1. 进程组

1.1 什么是进程组

进程组是一个或多个进程的集合，每个进程除 PID 外，还属于一个进程组。
每个进程组有唯一的进程组 ID（PGID），类型为pid_t（正整数）。
查看方式：ps -eo pid,pgid,ppid,comm | grep 进程名，其中-e输出所有进程，-o指定输出列（PID、PGID、PPID、命令）。

1.2 组长进程

组长进程的 PID 等于进程组的 PGID。
作用：可创建进程组或组内进程。
生命周期：从创建到最后一个进程离开为止，与组长是否终止无关（只要组内有进程存在，进程组就存在）。

2. 会话

2.1 什么是会话

会话是一个或多个进程组的集合，有唯一的会话 ID（SID）。
示例：通过管道和后台运行符&创建进程组集合，如proc2 | proc3 &和proc4 | proc5 | proc6 &会形成两个进程组，同属一个会话。
查看方式：ps axj（a显示所有用户进程，x显示无控制终端进程，j显示作业控制相关信息），可观察到同一管道中的进程 PGID 相同。

每次登录成功，系统必须为用户新建一个会话，会话内部必须默认有一个进程组，叫做bash（独立进程，独立进程组）。将该会话的ID设置成为bash进程的pid！

2.2 如何创建会话

调用setsid函数，原型：

#include <unistd.h>
pid_t setsid(void); // 成功返回SID，失败返回-1

限制：调用进程不能是进程组组长，否则报错。解决方式：先fork创建子进程，父进程终止，子进程执行setsid（子进程继承 PGID 但 PID 不同，不会是组长）。
调用后效果：
- 调用进程成为新会话的会话首进程（会话中唯一进程）。
- 调用进程成为进程组组长（新 PGID 为其 PID）。
- 切断与原控制终端的联系（若存在）。

2.3 会话 ID（SID）

会话首进程的 PID 即为 SID（会话首进程必为进程组组长，故 SID 等价于其 PGID）。

3. 控制终端

定义：用户登录系统后，Shell 进程关联的终端（终端设备或伪终端），由 Shell 启动的进程会继承该控制终端，默认标准输入 / 输出 / 错误指向控制终端。
核心关系：
- 一个会话最多有一个控制终端，由会话首进程打开。
- 会话首进程若与控制终端连接，则称为控制进程。
- 会话中的进程组分为前台进程组（1 个）和后台进程组（多个）。
- 终端特殊按键信号（Ctrl+C→SIGINT，Ctrl+\→SIGQUIT，Ctrl+Z→SIGTSTP）仅发送给前台进程组。
- 终端断开时，挂断信号发送给控制进程（会话首进程）。

4. 作业控制

4.1 作业与作业控制

作业：用户为完成任务启动的进程集合，可包含单个或多个进程（通常通过管道协作）。
作业控制：Shell 通过前后台管理作业（而非单个进程），支持同时运行 1 个前台作业和多个后台作业。

4.2 作业号

后台作业通过&标识，执行后返回作业号（如[1]）和进程 PID。
默认作业标识：
- +：当前默认作业（fg 命令缺省时操作对象）。
- -：即将成为默认作业（当前默认作业退出后）。
- 无符号：其他作业。

4.3 作业状态

运行中：后台作业正常执行。
已停止：通过Ctrl+Z挂起（接收SIGTSTP信号）。
完成：作业执行结束。

4.4 作业操作

挂起：前台作业按Ctrl+Z，状态变为 “已停止”。
切回前台：fg [作业号]，缺省操作默认作业（带+的作业）。
查看作业：jobs（显示所有后台 / 挂起作业），-l显示详细信息（含 PID），-p只显示 PID。

5. 守护进程

定义：在后台长期运行的进程，脱离控制终端，独立于用户会话，通常用于提供服务（如服务器进程）。

实现代码（Daemon.hpp）：

#pragma once
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>const char *root = "/";
const char *dev_null = "/dev/null";void Daemon(bool ischdir, bool isclose)
{// 1. 忽略异常退出信号signal(SIGCHLD, SIG_IGN); // 忽略子进程退出信号signal(SIGPIPE, SIG_IGN); // 忽略管道破裂信号// 2. 避免成为进程组组长（fork后父进程退出）if (fork() > 0) exit(0);// 3. 创建新会话（成为会话首进程，脱离原终端）setsid();// 4. 可选：切换工作目录到根目录（避免依赖原目录）if (ischdir) chdir(root);// 5. 关闭或重定向标准输入/输出/错误（脱离终端I/O）if (isclose){close(0);close(1);close(2);}else{// 重定向到/dev/null（丢弃I/O）int fd = open(dev_null, O_RDWR);if (fd > 0){dup2(fd, 0); // 标准输入重定向dup2(fd, 1); // 标准输出重定向dup2(fd, 2); // 标准错误重定向close(fd);}}
}

6. 服务守护进程化示例

// 用法：./server port
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){std::cout << "Usage : " << argv[0] << " port" << std::endl;return 0;}uint16_t localport = std::stoi(argv[1]);// 调用守护进程函数，不切换目录，不关闭文件描述符（重定向到/dev/null）Daemon(false, false);// 启动服务器（示例）std::unique_ptr<TcpServer> svr(new TcpServer(localport, HandlerRequest));svr->Loop();return 0;
}

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