进程守护

nohup命令、setsid命令、Daemon(守护进程)简要梳理

nohup命令

当用户注销（logout）或者网络断开时，终端会收到 HUP（hangup）信号从而关闭其所有子进程。因此，我们的解决办法就有两种途径：要么让进程忽略 HUP 信号，要么让进程运行在新的会话里从而成为不属于此终端的子进程。

nohup 的用途就是让提交的命令忽略 hangup 信号。

setsid的用途就是让进程运行在新的会话里从而成为不属于此终端的子进程（fork）。

 

在Linux中，当在前台运行某个作业时，终端被该作业占据；而在后台运行作业时，它不会占据终端。可以使用&命令把作业放到后台执行。实际上，这样是将命令放入到一个作业队列中了：

两种方式：

   1. command & ： 后台运行，关掉终端会停止运行

   2. nohup command & ： 后台运行，关掉终端也会继续运行

在后台运行作业时要当心：需要用户交互的命令不要放在后台执行，因为这样机器就会一直等待。不过，作业在后台运行一样会将结果输出到屏幕上，干扰工作。

nohup命令：用途：不挂断地运行命令。

setsid命令

nohup 命令

用途：不挂断地运行命令

语法：nohup Command [ Arg ... ] [& ]

 

描述：nohup 命令运行由 Command参数和任何相关的Arg参数指定的命令，忽略所有挂断（SIGHUP）信号。在注销后使用 nohup 命令运行后台中的程序：要运行后台中的 nohup 命令，需要添加&到命令的尾部。

 

日志记录：

无论是否将 nohup 命令的输出重定向到终端，输出都将附加到当前目录的nohup.out 文件中。如果当前目录的nohup.out文件不可写，输出重定向到$HOME/nohup.out文件中。如果没有文件能创建或打开以用于追加，那么 Command 参数指定的命令不可调用。

 

使用时注意：

在当shell中提示了nohup成功后，还需要按终端上键盘任意键退回到shell输入命令窗口，然后通过在shell中输入exit来退出终端；如果在nohup执行成功后直接点关闭程序按钮关闭终端的话，这时候会断掉该命令所对应的session，导致nohup对应的进程被通知需要一起shutdown，起不到关掉终端后调用程序继续后台运行的作用。

nohup 无疑能通过忽略 HUP 信号来使我们的进程避免中途被中断，但如果我们换个角度思考，如果我们的进程不属于接受 HUP 信号的终端的子进程，那么自然也就不会受到 HUP 信号的影响了。setsid 就能帮助我们做到这一点。

Daemon(守护)进程

Daemon进程也就是守护进程，linux大多数的服务进程都是通过守护进程实现的。比如0号进程(调度进程) ，1号进程(init进程)。从其名字守护看出其一般就是机器启动就运行，关机才停止。所以其应该不会受到终端的影响。同时其实在后台运行的。

 

Session(会话)：每打开一次终端（本地或远程）登录Linux，都会生成一个新的会话；除此之外，程序中也可以调用函数setsid创建一个新的会话；脚本也可以调用命令setsid创建一个新的会话。新建的会话无控制终端。

 

unix中进程组织结构为 session 包含一个前台进程组及一个或多个后台进程组，一个进程组包含多个进程。

一个session可能会有一个session首进程，而一个session首进程可能会有一个控制终端。

一个进程组可能会有一个进程组首进程。进程组首进程的进程ID与该进程组ID相等。

这儿是可能会有，在一定情况之下是没有的。

与终端交互的进程是前台进程，否则便是后台进程

 

进程组 ：

每个进程也属于一个进程组

每个进程主都有一个进程组号，该号等于该进程组组长的PID号 .

一个进程只能为它自己或子进程设置进程组ID号

 

会话期(session)是一个或多个进程组的集合。

setsid()函数可以建立一个对话期：

 如果，调用setsid的进程不是一个进程组的组长，此函数创建一个新的会话期。

(1)此进程变成该对话期的首进程

(2)此进程变成一个新进程组的组长进程。

(3)此进程没有控制终端，如果在调用setsid前，该进程有控制终端，那么与该终端的联系被解除。 如果该进程是一个进程组的组长，此函数返回错误。

(4)为了保证这一点，我们先调用fork()然后exit()，此时只有子进程在运行

 

SIGHUP(挂断)会在以下3种情况下被发送给相应的进程：

1、终端关闭时，该信号被发送到session首进程以及作为job提交的进程（即用 & 符号提交的进程）

2、session首进程退出时，该信号被发送到该session中的前台进程组中的每一个进程

3、若父进程退出导致进程组成为孤儿进程组，且该进程组中有进程处于停止状态（收到SIGSTOP或SIGTSTP信号），该信号会被发送到该进程组中的每一个进程。

 

系统对SIGHUP（挂断）信号的默认处理是终止收到该信号的进程。所以若程序中没有捕捉该信号，当收到该信号时，进程就会退出。

 

在后台运行的进程不一定是守护进程！一个进程要成为守护进程，必须做到以下两点：

1) 在后台运行

2) 脱离了终端

要使一个进程在后台运行，代码中可以通过fork子进程来实现，而命令行或脚本中可以通过使用“&”来实现。

fork之后，子进程会继承父进程的SessionID，调用execve()后的进程的SessionID不会改变。

子进程从父进程继承了：SessionID、进程组ID和打开的终端。子进程如果要脱离这些，代码中可通过调用setsid来实现。，而命令行或脚本中可以通过使用命令setsid来运行程序实现。setsid帮助一个进程脱离从父进程继承而来的已打开的终端、隶属进程组和隶属的会话。

需要注意，代码中调用setsid是有条件的：即调用进程自己不能是进程组长。因此，调用setsid之前需要先fork，然后由产生的子进程调用setsid。

 

现在我们来给出创建守护进程所需步骤：

编写守护进程的一般步骤步骤：

（1）在父进程中执行fork并exit推出；

（2）在子进程中调用setsid函数创建新的会话；

（3）在子进程中调用chdir函数，让根目录 ”/” 成为子进程的工作目录；

（4）在子进程中调用umask函数，设置进程的umask为0；

（5）在子进程中关闭任何不需要的文件描述符

说明：

 

1. 在后台运行。

为避免挂起控制终端将Daemon放入后台执行。方法是在进程中调用fork使父进程终止，让Daemon在子进程中后台执行。

if(pid=fork())

exit(0);//是父进程，结束父进程，子进程继续

2. 脱离控制终端，登录会话和进程组

有必要先介绍一下Linux中的进程与控制终端，登录会话和进程组之间的关系：进程属于一个进程组，进程组号（GID）就是进程组长的进程号（PID）。登录会话可以包含多个进程组。这些进程组共享一个控制终端。这个控制终端通常是创建进程的登录终端。

控制终端，登录会话和进程组通常是从父进程继承下来的。我们的目的就是要摆脱它们，使之不受它们的影响。方法是在第1点的基础上，调用setsid()使进程成为会话组长：

setsid();

说明：当进程是会话组长时setsid()调用失败。但第一点已经保证进程不是会话组长。setsid()调用成功后，进程成为新的会话组长和新的进程组长，并与原来的登录会话和进程组脱离。由于会话过程对控制终端的独占性，进程同时与控制终端脱离。

3. 禁止进程重新打开控制终端

现在，进程已经成为无终端的会话组长。但它可以重新申请打开一个控制终端。可以通过使进程不再成为会话组长来禁止进程重新打开控制终端：

if(pid=fork())

exit(0);//结束第一子进程，第二子进程继续（第二子进程不再是会话组长）

4. 关闭打开的文件描述符

进程从创建它的父进程那里继承了打开的文件描述符。如不关闭，将会浪费系统资源，造成进程所在的文件系统无法卸下以及引起无法预料的错误。按如下方法关闭它们：

for(i=0;i 关闭打开的文件描述符close(i);>

5. 改变当前工作目录

进程活动时，其工作目录所在的文件系统不能卸下。一般需要将工作目录改变到根目录。对于需要转储核心，写运行日志的进程将工作目录改变到特定目录如/tmpchdir("/")

6. 重设文件创建掩模

进程从创建它的父进程那里继承了文件创建掩模。它可能修改守护进程所创建的文件的存取位。为防止这一点，将文件创建掩模清除：umask(0);

7. 处理SIGCHLD信号

处理SIGCHLD信号并不是必须的。但对于某些进程，特别是服务器进程往往在请求到来时生成子进程处理请求。如果父进程不等待子进程结束，子进程将成为僵尸进程（zombie）从而占用系统资源。如果父进程等待子进程结束，将增加父进程的负担，影响服务器进程的并发性能。在Linux下可以简单地将SIGCHLD信号的操作设为SIG_IGN。

signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

这样，内核在子进程结束时不会产生僵尸进程。这一点与BSD4不同，BSD4下必须显式等待子进程结束才能释放僵尸进程。

 

以“&”方式运行有何问题？

以“&”方式可以将一个前台进程以后台方式运行，但是如果它是一个终端的job，则如果向终端收到SIGHUP信号，终端也会向它的所有job发送SIGHUP，这样以“&”方式运行的进程则会因为收到SIGHUP则退出。

当用户注销（logout）或者网络断开时，终端会收到 SIGHUP（hangup）信号从而关闭其所有子进程。

 

早期的Unix，终端通过Modem和系统通讯，当用户注销（logout）时，Modem就会挂断（hangup）电话；当Modem断开时，会给终端发SIGHUP来通知终端关闭所有子进程。

Fork：

fork只是使得进程可以以后台方式运行，但不能使进程完全独立，因为fork出来的进程仍然继承了父进程已打开的终端、会话和进程组。

按下“ctrl+z”会触发SIGTSTP，注意不是SIGSTOP，这两个信号的区别是前者可以捕获，而后者不可以。进程收到这两个信号后，都进入STOP状态，使用ps aux看到的状态值为“T”，可以通过发送信号SIGCONT重新回到运行状态。

本文始发于微信公众号（利刃信安）：进程守护