【Linux操作系统】守护进程的创建和逐步实现代码分析
在Unix和Linux系统中,守护进程是一种在后台运行的进程,它独立于终端并且能够持续执行某些任务。创建守护进程是一项常见的任务,它可以用于各种场景,如网络服务、定时任务等。本篇博客将介绍如何在C语言中创建守护进程,并提供了一些示例代码。通过学习本篇博客,你将了解到创建守护进程的一般步骤和注意事项,以及如何编写守护进程的主要逻辑。无论你是初学者还是有一定经验的开发者,本篇博客都将为你提供有用的指导,帮助你创建可靠的守护进程。
文章目录
- 前提知识点
- 创建守护进程的步骤
- 守护进程创建
- 创建子进程并复制文件描述符和信号处理函数
- 创建新的会话并成为会话的首进程
- 关闭不再需要的文件描述符
- 修改工作目录为根目录
- 重设文件权限掩码
- 执行守护进程的主要逻辑
- 守护进程创建总代码
- 总结
前提知识点
- 进程和进程控制:了解进程的基本概念和进程控制相关的系统调用,如
fork
、exec
、wait
等。 - 文件描述符:理解文件描述符的概念和作用,以及相关的系统调用,如
open
、close
、dup
等。 - 信号处理:了解信号的概念和信号处理的机制,包括信号的发送、接收和处理等。
- 文件权限和文件系统:掌握Linux文件权限的概念和设置方法,以及文件系统的基本操作。
这部分所有的知识都不做解释了,我之前的博客都有涉及到的,可以去翻一下,这个博客主要说守护进程:
进程的创建共享和管理
文件描述符
信号描述
文件权限和文件系统
创建守护进程的步骤
- 创建子进程,并通过
fork
系统调用复制父进程的文件描述符表和信号处理函数。 - 在子进程中调用
setsid
系统调用创建新的会话,并成为会话的首进程。 - 关闭不再需要的文件描述符,如标准输入、标准输出和标准错误输出等。
- 修改工作目录为根目录,以防止守护进程占用文件系统。
- 重设文件权限掩码,以便守护进程创建文件时具有合适的权限。
- 处理信号,如
SIGCHLD
、SIGHUP
等,可以选择忽略或自定义处理函数。 - 运行守护进程的主要逻辑,如服务监听、数据处理等。
- 退出守护进程。
守护进程创建
下面我们将逐步介绍每个步骤的具体实现和相应的代码。
1. 创建子进程并复制文件描述符和信号处理函数
首先,我们需要创建一个子进程,并通过fork
系统调用复制父进程的文件描述符表和信号处理函数。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理函数的具体实现
}
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
exit(0); // 父进程退出
}
// 子进程继续执行
// 复制信号处理函数
signal(SIGCHLD, signal_handler);
// 子进程的主要逻辑
// ...
return 0;
}
在上面的代码中,我们通过fork系统调用创建了一个子进程,并在父进程中直接退出,使子进程成为孤儿进程。在子进程中,我们通过signal
函数将SIGCHLD
信号的处理函数设置为signal_handler
函数。
2. 创建新的会话并成为会话的首进程
接下来,我们需要在子进程中调用setsid系统调用创建新的会话,并成为会话的首进程:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理函数的具体实现
}
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
exit(0); // 父进程退出
}
// 子进程继续执行
// 复制信号处理函数
signal(SIGCHLD, signal_handler);
// 创建新的会话并成为会话的首进程
if (setsid() < 0) {
perror("setsid error");
exit(1);
}
// 子进程的主要逻辑
// ...
return 0;
}
在上面的代码中,我们通过setsid
系统调用创建了一个新的会话,并使子进程成为该会话的首进程。这样做可以使守护进程与终端脱离关系,不受终端关闭的影响。
3. 关闭不再需要的文件描述符
在守护进程中,我们需要关闭不再需要的文件描述符,如标准输入、标准输出和标准错误输出等。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理函数的具体实现
}
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
exit(0); // 父进程退出
}
// 子进程继续执行
// 复制信号处理函数
signal(SIGCHLD, signal_handler);
// 创建新的会话并成为会话的首进程
if (setsid() < 0) {
perror("setsid error");
exit(1);
}
// 关闭不再需要的文件描述符
close(STDIN_FILENO); // 关闭标准输入
close(STDOUT_FILENO); // 关闭标准输出
close(STDERR_FILENO); // 关闭标准错误输出
// 子进程的主要逻辑
// ...
return 0;
}
在上面的代码中,我们使用close
系统调用关闭了标准输入、标准输出和标准错误输出的文件描述符。
4. 修改工作目录为根目录
为了防止守护进程占用文件系统,我们需要将工作目录修改为根目录。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理函数的具体实现
}
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
exit(0); // 父进程退出
}
// 子进程继续执行
// 复制信号处理函数
signal(SIGCHLD, signal_handler);
// 创建新的会话并成为会话的首进程
if (setsid() < 0) {
perror("setsid error");
exit(1);
}
// 关闭不再需要的文件描述符
close(STDIN_FILENO); // 关闭标准输入
close(STDOUT_FILENO); // 关闭标准输出
close(STDERR_FILENO); // 关闭标准错误输出
// 修改工作目录为根目录
if (chdir("/") < 0) {
perror("chdir error");
exit(1);
}
// 子进程的主要逻辑
// ...
return 0;
}
在上面的代码中,我们使用chdir系统调用将工作目录修改为根目录。
5. 重设文件权限掩码
为了使守护进程创建文件时具有合适的权限,我们需要重设文件权限掩码。下面是一个示例代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理函数的具体实现
}
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
exit(0); // 父进程退出
}
// 子进程继续执行
// 复制信号处理函数
signal(SIGCHLD, signal_handler);
// 创建新的会话并成为会话的首进程
if (setsid() < 0) {
perror("setsid error");
exit(1);
}
// 关闭不再需要的文件描述符
close(STDIN_FILENO); // 关闭标准输入
close(STDOUT_FILENO); // 关闭标准输出
close(STDERR_FILENO); // 关闭标准错误输出
// 修改工作目录为根目录
if (chdir("/") < 0) {
perror("chdir error");
exit(1);
}
// 重设文件权限掩码
umask(0);
// 子进程的主要逻辑
// ...
return 0;
}
在上面的代码中,我们使用umask
系统调用将文件权限掩码重设为0。
6. 执行守护进程的主要逻辑
守护进程的主要逻辑可以根据实际需求进行编写。下面是一个示例代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理函数的具体实现
}
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
exit(0); // 父进程退出
}
// 子进程继续执行
// 复制信号处理函数
signal(SIGCHLD, signal_handler);
// 创建新的会话并成为会话的首进程
if (setsid() < 0) {
perror("setsid error");
exit(1);
}
// 关闭不再需要的文件描述符
close(STDIN_FILENO); // 关闭标准输入
close(STDOUT_FILENO); // 关闭标准输出
close(STDERR_FILENO); // 关闭标准错误输出
// 修改工作目录为根目录
if (chdir("/") < 0) {
perror("chdir error");
exit(1);
}
// 重设文件权限掩码
umask(0);
// 子进程的主要逻辑
while (1) {
// 守护进程的具体逻辑
sleep(1);
}
return 0;
}
在上面的代码中,我们使用while
循环来持续执行守护进程的主要逻辑。在这个示例中,守护进程每隔1秒钟就会执行一次sleep
函数,模拟一些需要持续执行的操作。
守护进程创建总代码
下面是将上面创建守护进程的每一部分代码整合成一个完整的代码,并对每一部分进行解释:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理函数的具体实现
}
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
exit(0); // 父进程退出
}
// 子进程继续执行
// 复制信号处理函数
signal(SIGCHLD, signal_handler);
// 创建新的会话并成为会话的首进程
if (setsid() < 0) {
perror("setsid error");
exit(1);
}
// 关闭不再需要的文件描述符
close(STDIN_FILENO); // 关闭标准输入
close(STDOUT_FILENO); // 关闭标准输出
close(STDERR_FILENO); // 关闭标准错误输出
// 修改工作目录为根目录
if (chdir("/") < 0) {
perror("chdir error");
exit(1);
}
// 重设文件权限掩码
umask(0);
// 子进程的主要逻辑
while (1) {
// 守护进程的具体逻辑
sleep(1);
}
return 0;
}
代码解释:
fork()
函数创建一个子进程,如果返回值小于0,则表示创建子进程失败;如果返回值大于0,则表示当前为父进程,需要退出;如果返回值等于0,则表示当前为子进程,继续执行。signal()
函数复制信号处理函数,将SIGCHLD信号与signal_handler()
函数关联起来。setsid()
函数创建新的会话并成为会话的首进程。如果返回值小于0,则表示创建会话失败。close()
函数关闭不再需要的文件描述符,包括标准输入、标准输出和标准错误输出。chdir()
函数修改工作目录为根目录。如果返回值小于0,则表示修改工作目录失败。umask()
函数重设文件权限掩码为0,确保守护进程创建的文件具有合适的权限。while
循环是守护进程的主要逻辑,可以根据实际需求进行编写。在这个示例中,守护进程每隔1秒钟就会执行一次sleep()
函数,模拟一些需要持续执行的操作。
总结
本篇博客回答了如何在C语言中创建守护进程的问题。创建守护进程的一般步骤包括:
- 使用
fork()
函数创建子进程,父进程退出,子进程继续执行。 - 使用
setsid()
函数创建新的会话并成为会话的首进程。 - 关闭不再需要的文件描述符,包括标准输入、标准输出和标准错误输出。
- 修改工作目录为根目录。
- 重设文件权限掩码。
- 编写守护进程的主要逻辑,并使用
while
循环持续执行。
需要注意的是,创建守护进程时需要仔细处理信号处理函数、文件描述符、工作目录和文件权限等方面的问题,确保守护进程能够正常运行,并且不会对系统造成不必要的影响。
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