linux中創建deamon進程的三種方法

什麼是daemon進程？

Unix/Linux中的daemon進程類似於Windows中的後臺服務進程，一直在後臺運行運行，例如http服務進程nginx，ssh服務進程sshd等。
注意，其英文拼寫爲daemon而不是deamon。

爲什麼daemon進程需要特殊的編寫步驟?

daemon進程和普通進程不一樣嗎？爲什麼要單獨提出如何編寫daemon進程呢？
不知道你是否有過這樣的經歷，在Linux上面打開一個terminal，輸入編譯命令進行編譯，編譯的時間可能比較長，
這時候你不小心關閉了這個terminal，編譯就中斷了。因爲編譯腳本是作爲當前terminal的一個子進程來執行的，當terminal退出後，
子進程也就退出了。而作爲daemon進程，我們希望一旦啓動就能在後臺一直運行，不會隨着terminal的退出而結束。
那麼如何能做到這一點呢？有人說用下面的命令行嗎？

> make &

讓編譯命令make到後臺執行，這樣只是造成了make在後臺一直運行的假象，它依然沒有脫離和terminal之間的父子關係；
當terminal退出後，make依然會退出。所以針對daemon進程就要用特殊的步驟來編寫，以保證在terminal中執行後，
即使terminal退出，daemon進程仍然在後臺運行。

如何編寫daemon進程？

對於可以用多種方法解決的問題，我們一般只需熟練掌握其中一種最適合自己的即可；
但是需要知道還有其它的方法，以備不時之需，這裏我將介紹三種創建daemon進程的方法。

1. 首先給出經典名著APUE中的方法：

#include "apue.h"
#include <syslog.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/resource.h>

void daemonize(const char *cmd){
　　int i, fd0, fd1, fd2;
　　pid_t pid;
　　struct rlimit rl;
　　struct sigaction sa;

　　/* * Clear file creation mask. */
　　umask(0);//註釋1

　　/* * Get maximum number of file descriptors. */
　　if (getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)
　　　　err_quit("%s: can't get file limit", cmd);

　　/* * Become a session leader to lose controlling TTY. */
　　if ((pid = fork()) < 0)//註釋2
　　　　err_quit("%s: can't fork", cmd);
　　else if (pid != 0) /* parent */
　　　　exit(0);
　　setsid();//註釋3

　　/* * Ensure future opens won't allocate controlling TTYs. */
　　sa.sa_handler = SIG_IGN;
　　sigemptyset(&sa.sa_mask);
　　sa.sa_flags = 0;
　　if (sigaction(SIGHUP, &sa, NULL) < 0)
　　　　err_quit("%s: can't ignore SIGHUP", cmd);
　　if ((pid = fork()) < 0)//註釋4
　　　　err_quit("%s: can't fork", cmd);
　　else if (pid != 0) /* parent */
　　　　exit(0);

　　/* * Change the current working directory to the root so * we won't prevent file systems from being unmounted. */
　　if (chdir("/") < 0)//註釋5
　　　　err_quit("%s: can't change directory to /", cmd);

　　/* * Close all open file descriptors. */
　　if (rl.rlim_max == RLIM_INFINITY)
　　　　rl.rlim_max = 1024;
　　for (i = 0; i < rl.rlim_max; i++)
　　　　close(i);//註釋6

　　/* * Attach file descriptors 0, 1, and 2 to /dev/null. */
　　fd0 = open("/dev/null", O_RDWR);//註釋7
　　fd1 = dup(0);//註釋7
　　fd2 = dup(0);//註釋7

　　/* * Initialize the log file. */
　　openlog(cmd, LOG_CONS, LOG_DAEMON);
　　if (fd0 != 0 || fd1 != 1 || fd2 != 2) {
　　　　syslog(LOG_ERR, "unexpected file descriptors %d %d %d",fd0, fd1, fd2);
　　　　exit(1);
　　}
}

下面是針對上面例子的詳細解釋：

* 註釋1：因爲我們從shell創建的daemon子進程，所以daemon子進程會繼承shell的umask，如果不清除的話，會導致daemon進程創建文件時屏蔽某些權限。
* 註釋2：fork後讓父進程退出，子進程獲得新的pid，肯定不爲進程組組長，這是setsid前提。
* 註釋3：調用setsid來創建新的進程會話。這使得daemon進程成爲會話首進程，脫離和terminal的關聯。
* 註釋4：最好在這裏再次fork。這樣使得daemon進程不再是會話首進程，那麼永遠沒有機會獲得控制終端。如果這裏不fork的話，會話首進程依然可能打開控制終端。
* 註釋5：將當前工作目錄切換到根目錄。父進程繼承過來的當前目錄可能mount在一個文件系統上，如果不切換到根目錄，那麼這個文件系統不允許unmount。
* 註釋6：在子進程中關閉從父進程中繼承過來的那些不需要的文件描述符。可以通過_SC_OPEN_MAX來判斷最高文件描述符(不是很必須).
* 註釋7：打開/dev/null複製到0,1,2，因爲dameon進程已經和terminal脫離了，所以需要重新定向標準輸入，標準輸出和標準錯誤(不是很必須).

針對這個例子，首先要說明的是，不管在Unix還是Linux上按照這個例子寫的daemon肯定沒問題。
不過我對其中的一些步驟的必要性一直持懷疑態度：

1) 第二個fork是必須的嗎？
根據APUE中的說法是，這是爲了防止後面打開終端的時候又關聯到了daemon進程上，這樣當終端關閉後，daemon進程就退出了，
不過個人感覺這種說法有可能已經不再適用了，畢竟大名鼎鼎的nginx也沒有fork兩次。不過目前我還不知道怎麼用實驗來證明這個結論。
2) setsid()是必須的嗎？
按照書上說的是每個進程都屬於一個進程組(Process Group)，每個進程組都屬於一個進程會話(Process Session)。
這三者的關係如下圖所示，當terminal退出的時候，以最初login shell爲首的進程回話就結束了。
這時候，屬於這個session的所有進程都會收到SIGHUP信號，導致進程退出。
執行了第一次fork()，父進程退出了，子進程變成孤兒進程過繼給了1號init進程，但是它仍然屬於當前登錄shell所控制的session，
調用setsid()的目的是讓daemon進程形成獨立的Session，這樣當terminal退出的時候就影響不到這個daemon進程了。
但是我在各種Unix，Linux系統上做了實驗，不調用setsid(), 並且只fork()一次，然後將當前終端關閉，重新打開一個新的終端，
發現daemon進程仍然存在，並沒有像書中所說會隨着terminal的退出而退出，請高人指點迷津。

 

 2. 利用系統庫函數daemon()創建daemon進程

Linux系統還專門提供了一個用來創建daemon進程的系統函數：

int daemon(int nochdir, int noclose);

從api的文檔描述看該api也調用了fork()，估計內部實現和上面的代碼邏輯類似，從其參數作用也可以看出這一點，
這個api有兩個參數，其作用分別對應上面代碼中的註釋5和註釋7。下面是用這個api創建daemon進程的簡單示例：

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
　　if(daemon(0,0) == -1)
　　exit(EXIT_FAILURE);

　　while(1)
　　{
　　　　sleep(60);
　　}
　　return 0;
}

3. 使用第三方工具supervisor

簡單的說supervisor是一個python工具，可以通過編寫配置文件來對指定的進程進行管理，比如啓動進程，停止進程以及進程退出後自動重啓等；
這樣一來，即使一個普通進程通過supervisor管理之後也會變成和daemon進程一樣的行爲，不會隨着terminal的關閉而退出。
後續我會寫一篇關於supervisor的文章專門介紹其具體使用方法。

參考資料

http://www.cnblogs.com/mickole/p/3188321.html
https://dirtysalt.github.io/apue.html#orgheadline174