Linux守護進程的應用研究

摘要：本文主要介紹了Linux的守護進程的概念，重點分析了守護進程的特性及如何創建守護進程，并給出了具體的實現實例。

關鍵詞：守護進程 特性 創建守護進程

Linux系統啟動時會啟動很多系統服務進程，這些系統服務進程沒有控制終端，不能直接和用戶交互。其它進程都是在用戶登錄或運行程序時創建，在運行結束或用戶注銷時終止，但系統服務進程不受用戶登錄注銷的影響，它們一直在運行著，這種進程就是守護進程（daemon）。例如著名的apache、telnet、ftp等服務程序都是守護進程。除了服務進程外，守護進程還可以配合shell編程，設計出適合用戶自己的新功能，更好地維護系統，大大提高工作效率。比如，作業規劃進程crond。下面來介紹一下守護進程的特性及如何創建守護進程。

1 守護進程的特性

1.1 所有的守護進程都是以超級用戶啟動的（UID為0），所以編寫守護進程時要格外小心，編寫不好的守護進程很可能對系統造成威脅。

1.2 沒有一個守護進程具有控制終端，其終端名設置為問號（？），在后臺運行。

1.3 守護進程不存在父進程，雙親的進程都為1，即init進程。

1.4 所有用戶層守護進程都是進程組的組長進程以及會話的首進程，而且是這些進程組和會話中的唯一進程。

具有以上特征的進程就是守護進程，編寫守護進程的關鍵實際上就是要滿足守護進程的特性。

2 守護進程的編寫步驟

2.1 讓init進程成為新產生進程的父進程 程序運行后首先調用for函數創建子進程，并讓父進程退出。這樣，產生的子進程將變成孤兒進程，并被inti進程接管，同時，所產生的新進程將變為在后臺運行。

2.2 調用setsid函數 通過調用setsid函數，使得新創建的進程脫離控制終端，同時創建新的進程組，并成為該進程組的首進程。這個步驟是創建守護最重要的一步，為了更好地理解這一步驟，下面介紹一下進程組、會話的基本概念。

在Linux系統中，每個進程都屬于各自的進程組。進程組是一個或多個進程的集合。每個進程組都有類似于進程號的標識，稱為進程組ID。進程組ID是由首進程的進程號決定的，每個進程組都存在一個首進程。

會話是一個或多個進程組的集合。與進程組類似，每個會話都存在一個首進程。

會話和進程組是Linux內核管理多用戶情況下用戶進程的方法。每個進程都屬于一個進程組，而進程組又屬于某個會話。當用戶從終端登錄系統，系統會創建一個新的會話。在該終端上啟動的進程都會被系統劃歸到會話的進程組中。

會話中的進程是通過該會話中的首進程與終端相連的。該終端即是會話的控制終端。一個會話只能有一個控制終端。如果會話存在一個控制終端，則它必然擁有一個前臺進程組。屬于該組的進程可以從控制終端獲得輸入，而其他的進程組都為后臺進程組。

由于守護進程沒有控制終端，使用fork函數創建的子進程繼承了父進程的控制終端、會話和進程組，因此，必須創建新的會話，以脫離父進程的影響。setsid函數就是用于創建新會話的。

setsid函數創建新會話，并使得調用setsid函數的進程成為新會話的首進程。調用setsid函數的進程是新創建會話中的惟一的進程組，進程組ID為調用進程的進程號，同時要求調用進程不為一個進程的首進程。由于在第一步中調用fork的父進程退出，使得子進程不可能是進程組的首進程。該會話的首進程沒有控制終端與其相連。至此，滿足了守護進程沒有控制終端的要求。

2.3 改變當前目錄為根目錄 使用fork函數產生的子進程將繼承父進程的工作目錄，當進程沒有結束時，其工作目錄所在的文件系統不能卸下。一般需要將工作目錄改變到根目錄。更改工作目錄使用的函數是chdir。

2.4 重設文件權限掩碼 文件權限掩碼是用來屏蔽文件權限中的對應位的。由于使用fork函數新建的子進程繼承了父進程的文件權限掩碼，這會給子進程使用文件帶來了很多麻煩。因此，把文件權限掩碼設置為0，可以大大增強該守護進程的靈活性。設置文件權限掩碼的函數是umask。

2.5 關閉文件描述符 進程從創建它的父進程那里繼承了打開的文件描述符。如不關閉，將會浪費系統資源，造成進程所在的文件系統無法卸下以及引起無法預料的錯誤。關閉它們的方法是：

for(i=0；i

close(i)；

3 守護進程實例

下面給出一個創建守護進程的實例，該守護進程實例包括兩部分：主程序main.c和初始化程序init.c。主程序每隔10秒向目錄/tmp中的日志daemon.log報告運行狀態。初始化程序中的init_daemon函數負責生成守護進程。

3.1 初始化程序init.c

#include < unistd.h >

#include < signal.h >

#include < sys/param.h >

#include < sys/types.h >

#include < sys/stat.h >

#define MAXFILE 65535

void init_daemon(void)

{int pid；

int i；

if(pid=fork())

exit(0)；//創建子進程，結束父進程

else if(pid< 0)

exit(1)；/創建子進程失敗

setsid()；//創建新會話，并擔任該會話組的組長

chdir(\"/tmp\")；//改變工作目錄到/tmp下

for(i=0；i< MAXFILE；i++)//關閉打開的文件描述符

close(i)；

umask(0)；//重設文件權限掩碼

}

3.2 主程序main.c

#include < stdio.h >

#include < time.h >

void init_daemon(void)；//守護進程初始化函數

main()

{FILE *fp；

time_t t；

init_daemon()；//初始化為daemon

while(1)//每隔10秒向daemon.log報告運行狀態

{sleep(10)；//睡眠10秒

if((fp=fopen(\"daemon.log\"，\"a\")) >=0)

{ t=time(0)；

fprintf(fp，\" 守護進程還在運行，時間是：%s\\"，asctime(localtime(t)) )；

fclose(fp)；

}

}

}

程序運行結果如圖1：

運行該程序，它變成了一個守護進程，不再和當前終端關聯。用ps命令看不到，必須帶參數x才能看到。另外可以看到，用戶關閉終端窗口或注銷也不會影響守護進程的運行。

4 結束語

守護進程廣泛應用于Linux/Unix環境下的系統管理、網絡通信以及嵌入式應用等領域。本文分析了Linux守護進程的特性及如何創建守護進程，結合應用心得給出了程序實例，使其具有一定的實用性。

參考文獻：

[1]張海.一種Linux操作系統守護進程的編程實現方法[J].廣東水利電力職業技術學院學報，2006[2]：57-59.

[2]李玉波，朱自強，郭軍.《Linux C編程》.清華大學出版社，2005.

[3]杜華.《Linux編程技術詳解》.人民郵電出版社，2007.

[4]曹江華.《Linux最佳實踐工具》.電子工業出版社，2009．

作者簡介:王艷麗（1978-），女，講師，碩士研究生。研究方向:軟件工程，操作系統。