【探索Linux】P.31（守护进程）

引言

当谈到计算机系统中运行的特殊进程时，守护进程（daemon）无疑是一个备受关注的话题。作为在后台默默运行并提供各种服务的进程，守护进程在系统运行过程中扮演着不可或缺的角色。与用户交互较少，但却能够持续提供网络服务、日志管理等功能，守护进程的设计目标旨在为整个系统运行提供稳定可靠的支持，而不会打扰用户的正常操作。在本文中，我们将深入探讨守护进程的工作原理、启动机制以及其在计算机系统中的重要性。通过对守护进程的全面了解，我们能够更好地理解其在系统中的作用和意义。

一、守护进程简介

1. 概念

守护进程（daemon）是在计算机系统中在后台运行的一种特殊进程，独立于控制终端并且通常在系统启动时启动。它的主要任务是提供服务、执行特定的任务或者监视其他进程，而不需要用户干预或直接交互。守护进程通常以"d"结尾的名称来命名，比如httpd、sshd等。

守护进程通常处于睡眠状态，等待某些条件发生时被唤醒，并在完成任务后重新进入睡眠状态。它们往往在系统启动时由初始化脚本启动，并在系统关闭时被关闭。

2. 特点

1. 在后台运行：守护进程在后台默默地执行任务，不会占用用户的控制终端。
2. 独立于用户：守护进程通常不与任何用户直接交互，而是为系统或其他应用程序提供服务。
3. 提供特定功能或服务：守护进程通常被设计用来执行特定的任务或者提供特定的服务，比如网络服务、日志管理等。
4. 稳定可靠：守护进程需要保持稳定可靠地运行，确保系统的正常运行并提供持续的服务。
5. 无需用户干预：守护进程通常不需要用户干预，能够自主地执行其任务。

二、用C++创建守护进程

⭕代码

#pragma once

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

const std::string nullfile = "/dev/null";

// 将当前进程变成守护进程
void Daemon(const std::string& cwd = "") {
    // 1. 忽略其他异常信号
    signal(SIGCLD, SIG_IGN);   // 忽略子进程状态改变的信号
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);  // 忽略管道破裂的信号
    signal(SIGSTOP, SIG_IGN);  // 忽略停止信号

    // 2. 将自己变成独立的会话
    if (fork() > 0)
        exit(0);  // 父进程退出
    setsid();  // 创建新的会话，子进程成为会话领导者

    // 3. 更改当前调用进程的工作目录
    if (!cwd.empty())
        chdir(cwd.c_str());  // 切换当前工作目录到指定目录

    // 4. 标准输入，标准输出，标准错误重定向至/dev/null
    int fd = open(nullfile.c_str(), O_RDWR);  // 打开/dev/null设备文件获取文件描述符fd
    if (fd > 0) {
        dup2(fd, 0);  // 将标准输入重定向到/dev/null
        dup2(fd, 1);  // 将标准输出重定向到/dev/null
        dup2(fd, 2);  // 将标准错误重定向到/dev/null
        close(fd);    // 关闭文件描述符fd
    }
}

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✅主要步骤

1. 忽略异常信号：

   • 使用 signal(SIGCLD, SIG_IGN) 忽略子进程状态改变的信号，这样父进程不会再关心子进程的退出状态。
   • 使用 signal(SIGPIPE, SIG_IGN) 忽略管道破裂的信号，防止进程在向一个已经关闭的写端口写入数据时终止。
   • 使用 signal(SIGSTOP, SIG_IGN) 忽略停止信号，防止进程被停止执行。

2. 创建新的会话：

   • 通过 fork() 创建一个子进程，如果成功则父进程退出。
   • 使用 setsid() 将子进程设置为新的会话领导者。这样做的目的是让子进程摆脱原有的终端和会话关联，从而避免受到终端的影响。

3. 切换工作目录：

   • 如果传入了 cwd 参数，即要切换到的工作目录，使用 chdir() 切换当前进程的工作目录到指定的目录。

4. 重定向输入输出：

   • 打开 /dev/null 设备文件，获取其文件描述符 fd。
   • 使用 dup2(fd, 0) 将标准输入重定向到 /dev/null，将文件描述符 fd 复制给标准输入文件描述符 0。
   • 使用 dup2(fd, 1) 将标准输出重定向到 /dev/null，将文件描述符 fd 复制给标准输出文件描述符 1。
   • 使用 dup2(fd, 2) 将标准错误重定向到 /dev/null，将文件描述符 fd 复制给标准错误文件描述符 2。
   • 关闭文件描述符 fd。

这样，经过以上步骤，当前进程就变成了一个守护进程。守护进程独立于终端，不受用户交互的影响，并且将输入输出重定向到 /dev/null，避免产生输出。它可以在后台长时间运行，常用于需要持续提供服务或执行特定任务的场景。

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