什么是守護進程？

答：守護進程是后臺運行的、系統啟動是就存在的、不予任何終端關聯的，用于處理一些系統級別任務的特殊進程。

實現思路：

實現一個守護進程，其實就是將普通進程按照上述特性改造為守護進程的過程。
需要注意的一點是，不同版本的 Unix 系統其實現機制不同，BSD 和 Linux 下的實現細節就不同。

根據上述的特性，我們便可以創建一個簡單的守護進程，這里以 Linux 系統下從終端 Shell 來啟動為例。

在此有必要說一下兩個概念：會話和進程組。

參考 https://www.cnblogs.com/zengyiwen/p/5755191.html

進程都有父進程，父進程也有父進程，這就形成了一個以init進程為根的家族樹。除此以外，進程還有其他層次關系：進程、進程組和會話。進程組和會話在進程之間形成了兩級的層次：進程組是一組相關進程的集合，會話是一組相關進程組的集合。

這樣說來，一個進程會有如下ID：

·PID：進程的唯一標識。對于多線程的進程而言，所有線程調用getpid函數會返回相同的值。

·PGID：進程組ID。每個進程都會有進程組ID，表示該進程所屬的進程組。默認情況下新創建的進程會繼承父進程的進程組ID。

·SID：會話ID。每個進程也都有會話ID。默認情況下，新創建的進程會繼承父進程的會話ID。

前面提到過，新進程默認繼承父進程的進程組ID和會話ID，如果都是默認情況的話，那么追根溯源可知，所有的進程應該有共同的進程組ID和會話ID。但是調用ps axjf可以看到，實際情況并非如此，系統中存在很多不同的會話，每個會話下也有不同的進程組。

為何會如此呢？

就像家族企業一樣，如果從創業之初，所有家族成員都墨守成規，循規蹈矩，默認情況下，就只會有一個公司、一個部門。但是也有些“叛逆”的子弟，愿意為家族公司開疆拓土，愿意成立新的部門。這些新的部門就是新創建的進程組。如果有子弟“離經叛道”，甚至不愿意呆在家族公司里，他別開天地，另創了一個公司，那這個新公司就是新創建的會話組。由此可見，系統必須要有改變和設置進程組ID和會話ID的函數接口，否則，系統中只會存在一個會話、一個進程組。

進程組和會話是為了支持shell作業控制而引入的概念。

當有新的用戶登錄Linux時，登錄進程會為這個用戶創建一個會話。用戶的登錄shell就是會話的首進程。會話的首進程ID會作為整個會話的ID。會話是一個或多個進程組的集合，囊括了登錄用戶的所有活動。在登錄shell時，用戶可能會使用管道，讓多個進程互相配合完成一項工作，這一組進程屬于同一個進程組。

當用戶通過SSH客戶端工具（putty、xshell等）連入Linux時，與上述登錄的情景是類似的。

通常，會話開始于用戶登錄，終止于用戶退出，期間的所有進程都屬于這個會話。一個會話一般包含一個會話首進程、一個前臺進程組和一個后臺進程組，控制終端可有可無；此外，前臺進程組只有一個，后臺進程組可以有多個，這些進程組共享一個控制終端。

• 前臺進程組：
  該進程組中的進程可以向終端設備進行讀、寫操作（屬于該組的進程可以從終端獲得輸入）。該進程組的 ID 等于控制終端進程組 ID，通常據此來判斷前臺進程組。
• 后臺進程組：
  會話中除了會話首進程和前臺進程組以外的所有進程，都屬于后臺進程組。該進程組中的進程只能向終端設備進行寫操作。

下圖為會話、進程組、進程和控制終端之間的關系（登錄 shell 進程本身屬于一個單獨的進程組）。

想了解更多關于會話 Sessions 內容，可以認真讀一下 APUE 這本書。

如果調用進程非組長進程，那么就能創建一個新會話：

• 該進程變成新會話的首進程
• 該進程成為一個新進程組的組長進程
• 該進程沒有控制終端，如果之前有，則會被中斷（會話過程對控制終端的獨占性）

也就是說：組長進程不能成為新會話首進程，新會話首進程必定成為組長進程。

1、fork()創建子進程，父進程exit()退出；

這是創建守護進程的第一步。由于守護進程是脫離控制終端的，完成這一步后就會在Shell終端里造成程序已經運行完畢的假象。之后的所有工作都在子進程中完成，而用戶在Shell終端里則可以執行其他命令，從而在形式上做到了與控制終端的脫離，在后臺工作。

由于父進程先于子進程退出，子進程就變為孤兒進程，并由 init 進程作為其父進程收養。

2、在子進程調用setsid()創建新會話；

在調用了 fork() 函數后，子進程全盤拷貝了父進程的會話期、進程組、控制終端等，雖然父進程退出了，但會話期、進程組、控制終端等并沒有改變。這還不是真正意義上的獨立開來，而 setsid() 函數能夠使進程完全獨立出來。

setsid()創建一個新會話，調用進程擔任新會話的首進程，其作用有：

• 使當前進程脫離原會話的控制
• 使當前進程脫離原進程組的控制
• 使當前進程脫離原控制終端的控制

這樣，當前進程才能實現真正意義上完全獨立出來，擺脫其他進程的控制。

3、再次 fork() 一個子進程，父進程exit退出；

現在，進程已經成為無終端的會話組長，但它可以重新申請打開一個控制終端，可以通過 fork() 一個子進程，該子進程不是會話首進程，該進程將不能重新打開控制終端。退出父進程。

也就是說通過再次創建子進程結束當前進程，使進程不再是會話首進程來禁止進程重新打開控制終端。

4、在子進程中調用chdir()讓根目錄“/”成為子進程的工作目錄；

這一步也是必要的步驟。使用fork創建的子進程繼承了父進程的當前工作目錄。由于在進程運行中，當前目錄所在的文件系統（如“/mnt/usb”）是不能卸載的，這對以后的使用會造成諸多的麻煩（比如系統由于某種原因要進入單用戶模式）。因此，通常的做法是讓"/"作為守護進程的當前工作目錄，這樣就可以避免上述的問題，當然，如有特殊需要，也可以把當前工作目錄換成其他的路徑，如/tmp。改變工作目錄的常見函數是chdir。(避免原父進程當前目錄帶來的一些麻煩)

5、在子進程中調用umask()重設文件權限掩碼為0；

文件權限掩碼是指屏蔽掉文件權限中的對應位。比如，有個文件權限掩碼是050，它就屏蔽了文件組擁有者的可讀與可執行權限（就是說可讀可執行權限均變為7）。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，這就給該子進程使用文件帶來了諸多的麻煩。因此把文件權限掩碼重設為0即清除掩碼（權限為777），這樣可以大大增強該守護進程的靈活性。通常的使用方法為umask(0)。(相當于把權限開發)

6、在子進程中close()不需要的文件描述符；

同文件權限碼一樣，用fork函數新建的子進程會從父進程那里繼承一些已經打開了的文件。這些被打開的文件可能永遠不會被守護進程讀寫，但它們一樣消耗系統資源，而且可能導致所在的文件系統無法卸下。其實在上面的第二步之后，守護進程已經與所屬的控制終端失去了聯系。因此從終端輸入的字符不可能達到守護進程，守護進程中用常規方法（如printf）輸出的字符也不可能在終端上顯示出來。所以，文件描述符為0、1和2 的3個文件（常說的輸入、輸出和報錯）已經失去了存在的價值，也應被關閉。（關閉失去價值的輸入、輸出、報錯等對應的文件描述符）

7、守護進程退出處理

當用戶需要外部停止守護進程運行時，往往會使用 kill 命令停止該守護進程。所以，守護進程中需要編碼來實現 kill 發出的signal信號處理，達到進程的正常退出。

一張簡單的圖可以完美詮釋之前幾個步驟：

至此為止，一個簡單的守護進程就建立起來了。

注意守護進程一般需要在 root 權限下運行。

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總結

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