【linux】守护进程（精灵进程）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【linux】守护进程（精灵进程）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、TCP服务器日志

上一章我们写了一个TCP网络服务器【网络编程】demo版TCP网络服务器实现。
为了方便观察到每一步我们可以封装一个日志：

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdarg>
#include <time.h>
#include <ctime>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>

#define DEBUG   0// 调试
#define NORMAL  1// 正常
#define WARNING 2// 警告
#define ERROR   3// 错误
#define FATAL   4// 致命错误

const char* to_string_level(int level)
{
    switch(level)
    {
        case DEBUG: return "DEBUG";
        case NORMAL: return "NORMAL";
        case WARNING: return "WARNING";
        case ERROR: return "ERROR";
        case FATAL: return "FATAL";
        default : return nullptr;
    }
}

void logMessage(int level, const char* format, ...)
{
    // [日志等级][时间][pid][信息]
    char logprefix[1024];
    time_t now;
    time(&now);
    struct tm *ptm = localtime(&now);
    char timebuf[1024];
    snprintf(timebuf, sizeof timebuf, "%d年%d月%d日 %d:%d:%d", ptm->tm_year + 1900, ptm->tm_mon + 1, ptm->tm_mday, ptm->tm_hour, ptm->tm_min, ptm->tm_sec);
    snprintf(logprefix, sizeof logprefix, "[%s][%s][pid: %d]", to_string_level(level), timebuf, getpid());
    char logline[1024];
    va_list arg;
    va_start(arg, format);
    vsnprintf(logline, sizeof logline, format, arg);
    std::cout << logprefix << logline << std::endl;
}

运行结果：
【linux】守护进程（精灵进程）

二、守护进程预备知识

2.1 守护进程概念

但是我们发现这个服务器存在问题，但是我们如果把云服务器关掉的话服务器就自动退出了。

服务器肯定不是这样运行的，服务器应该是启动后不再受用户的登录和注销的影响。除非我们不想用这个服务器了，把它kill掉。
我们把这种进程就叫做守护进程。

2.2 前台任务和后台任务

当Xhell连接云服务器时，Linux服务器会提供一个bash(命令行解释)，我们可以启动一系列前台和后台任务。我们把所有的前台后台任务叫做会话。
【linux】守护进程（精灵进程）
这里的bash就是前台任务，一个会话允许存在一个前台任务和多个（或0个）后台任务。

在命令的后边加上&符号就可以把这个进程运行在后台。
【linux】守护进程（精灵进程）

jobs命令用于显示Linux中的任务列表及任务状态，包括后台运行的任务。

我们把红色框框的部分称作作业，最左边的序号就是作业号。

2.3 进程组与组长ID

创建一批后台进程：
【linux】守护进程（精灵进程）
可以看到PGID相同的就属于同一个进程组。而PID和PGID相同的就是组长进程。

同一个组的成员共同完成一个作业。

这里的SID就是会话ID。所有的进程属于同一个会话。其实就是bash的ID。

2.4 前台进程后台进程的切换

使用fg + 作业号就可以把一个作业放在前台。如果再[Ctrl] + z暂停就会又回到后台
bg 命令用于将作业放到后台运行，使前台可以执行其他任务。该命令的运行效果与在运行命令后面添加符号 & 的效果是相同的，都是将其放到系统后台执行。

使用这些命令就可以让进程进行前后台切换。

综上可得知前台只能允许一个进程运行，当我们把一个作业切换到前台，此时的前台进程就会被自动切换到后台。

而如果我们关闭Xshell，全部的进程都会被清理掉（会受到用户登录和注销的影响）。
如果不想受到影响就不能放到前台或者后台，而是要自成会话。

2.5 自成会话

【linux】守护进程（精灵进程）
当一个进程自成会话了，就不会受到终端设备（Xshell）的影响了。

三、实现守护进程

3.1 自建会话setsid

#include <unistd.h>

pid_t setsid(void);

RETURN VALUE
Upon  successful  completion,  setsid()  shall  return  the value of the new process group ID of the calling process.  
Otherwise, it shall return (pid_t)-1 and set errno to indicate the error.

这个函数的作用就是新建一个会话，如果只有一个进程，那么组长就是自己。
这里有一个要求，调用该函数的进程不能是组长。

3.2 守护进程的条件

1️⃣ 要让进程忽略掉异常信号，因为客户端关闭的时候我们正在写就会发送异常导致服务端退出。
2️⃣ 必须让进程不是组长。
3️⃣ 守护进程必须脱离终端，所以要关闭或者重定向以前进程默认打开的文件（0， 1， 2）。

这里不建议直接关闭文件描述符，因为有可能会导致写入不存在的文件（显示器）导致报错。我们可以重定向到/dev/null

如果希望执行某个命令，但又不希望在屏幕上显示出输出的结果，那么可以将输出重定向到/dev/null。
/dev/null是一个特殊的文件，写入到它的内容都会被丢弃；如果尝试从该文件读取内容，那么什么也读取不到。
但是/dev/null文件非常的有用，将命令的输出重定向到它，会起到“静止输出”的效果。

3.3 代码实现

#pragma once

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <cassert>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "daemon.hpp"

void Daemon()
{
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
    // 保证不是组长
    if(fork() > 0) exit(1);
    // 子进程
    pid_t n = setsid();
    assert(n != -1);
    int fd = open("/dev/null", O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        // 无奈之举
        close(0);
        close(1);
        close(2);
    }
    else
    {
        dup2(fd, 0);
        dup2(fd, 1);
        dup2(fd, 2);
    }
}

// TCPServeer.cc
#include "TCPServer.hpp"
#include <memory>
#include "daemon.hpp"

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        std::cout << "incorrect number of parameters" << std::endl;
        exit(1);
    }
    uint16_t port = atoi(argv[1]);
    std::unique_ptr<TCPServer> ptr(new TCPServer(port));
    ptr->InitServer();
    Daemon();
    ptr->start();
    return 0;
}

【linux】守护进程（精灵进程）
而为了获取服务器的日志信息，我们可以重定向到文件中。

// log.hpp
#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdarg>
#include <time.h>
#include <ctime>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>

#define DEBUG   0// 调试
#define NORMAL  1// 正常
#define WARNING 2// 警告
#define ERROR   3// 错误
#define FATAL   4// 致命错误

#define LOG_NOR "log.txt"
#define LOG_ERR "log.error"

const char* to_string_level(int level)
{
    switch(level)
    {
        case DEBUG: return "DEBUG";
        case NORMAL: return "NORMAL";
        case WARNING: return "WARNING";
        case ERROR: return "ERROR";
        case FATAL: return "FATAL";
        default : return nullptr;
    }
}

void logMessage(int level, const char* format, ...)
{
    // [日志等级][时间][pid][信息]
    char logprefix[1024];
    time_t now;
    time(&now);
    struct tm *ptm = localtime(&now);
    char timebuf[1024];
    snprintf(timebuf, sizeof timebuf, "%d年%d月%d日 %d:%d:%d", ptm->tm_year + 1900, ptm->tm_mon + 1, ptm->tm_mday, ptm->tm_hour, ptm->tm_min, ptm->tm_sec);
    snprintf(logprefix, sizeof logprefix, "[%s][%s][pid: %d]", to_string_level(level), timebuf, getpid());
    char logline[1024];
    va_list arg;
    va_start(arg, format);
    vsnprintf(logline, sizeof logline, format, arg);
    // std::cout << logprefix << logline << std::endl;
    FILE *nor = fopen(LOG_NOR, "a");
    FILE *err = fopen(LOG_ERR, "a");
    if(nor && err)
    {
        if(level == DEBUG || level == NORMAL || level == WARNING)
        {
            fprintf(nor, "%s%s\n", logprefix, logline);
        }
        else
        {
            fprintf(err, "%s%s\n", logprefix, logline);
        }
        fclose(nor);
        fclose(err);
    }
}