使用香橙派学习 Linux的守护进程

Q:什么是守护进程

A:Linux Daemon(守护进程)是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行 某种任务或等待处理某些发生的事件。它不需要用户输入就能运行而且提供某种服务,不是对整个系统就是对某个用户程序提供服务。Linux系统的大多数服务器就是通过守护进程实现的。常见的 守护进程包括系统日志进程syslogd、 web服务器httpd、邮件服务器sendmail和数据库服务器 mysqld, 守护进程的名称通常以d结尾

守护进程的基本特点

  • 生存周期长(非必须),一般操作系统启动的时候就启动,关闭的时候关闭
  • 守护进程和终端无关联,也就是他们没有控制终端,所以当控制终端退出,也不会导致守护进程退出
  • 守护进程是在后台运行,不会占着终端,终端可以执行其他命令
  • 一个守护进程的父进程是init进程,因为它真正的父进程在fork出子进程后就先于子进程exit退出了,所以它是一个由init继承的孤儿进程

linux操作系统本身是有很多的守护进程在默默执行,维持着系统的日常活动。大概30-50个

输入"ps -elf"指令, 显示系统中所有进程的列表,包括其他用户的进程(-ef), 并用长格式显示(-l)

ps -aux 也可以显示这些进程,只不过显示的内容不大一样,比如-aux还会显示进程的状态,CPU和内存显示情况

其中:

  • ppid = 0:内核进程,跟随系统启动而启动,生命周期贯穿整个系统
  • cmd列名带" [ ] "这种,叫内核守护进程
  • 老祖init(就是CMD列第一个):也是系统守护进程,它负责启动各运行层次特定的系统服务;所以很多进程的PPID是init,也负责收养孤儿进程
  • cmd列中名字不带" [ ] "的这种,叫普通守护进程(用户集守护进程)

守护进程和后台进程的区别

  • 守护进程和终端不挂钩;后台进程能往终端上输出东西(和终端挂钩)
  • 守护进程关闭终端时不受影响,守护进程不会随着终端的退出而退出

Q:如何启动后台进程?

A: 可以选择在执行语句后加上" &"(空格加&),意思是后台运行

守护进程的开发方式

使用damon函数结合两个C库的时间函数来实现一个"每隔10秒向/home/orangepi/daemon.log写入当前时间"的守护进程

damon()函数

cpp 复制代码
#include <unistd.h>
int daemon(int nochdir, int noclose);
  • nochdir:为0时表示将当前目录更改至"/"
  • noclose:为0时表示将标准输入、标准输出、标准错误重定向至"/dev/null"
  • 返回值: 成功则返回0,失败返回-1

C库函数------asctime()

cpp 复制代码
char *asctime(const struct tm *timeptr)
  • 返回一个指向字符串的指针,它代表了结构 struct timeptr 的日期和时间

C库函数------localtime()

cpp 复制代码
struct tm *localtime(const time_t *timer) 
  • 使用 timer 的值来填充 tm 结构。 timer 的值被分解为 tm 结构,并用本地时区表示
cpp 复制代码
struct tm {
    int tm_sec; //秒,范围从 0 到 59
    int tm_min; //分,范围从 0 到 59
    int tm_hour; //小时,范围从 0 到 23
    int tm_mday; //一月中的第几天,范围从 1 到 31
    int tm_mon; //月份,范围从 0 到 11
    int tm_year; //自 1900 起的年数
    int tm_wday; //一周中的第几天,范围从 0 到 6
    int tm_yday; //一年中的第几天,范围从 0 到 365
    int tm_isdst; //夏令时
};

time_daemon.c:

cpp 复制代码
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>


static bool flag = true;

void handler(int sig)
{
	printf("I got a signal %d\nI'm quitting.\n", sig);
	flag = false; //当检测到退出信号时,将flag置为false,使得main中的while退出循环
}

int main()
{
	time_t t;
	int fd;
	//创建守护进程
	if(-1 == daemon(0, 0))
	{
		printf("daemon error\n");
		exit(1);
	}
	//设置信号处理函数
	//由于守护进程的标准输入、标准输出、标准错误都被重定向到了"/dev/null",所以影响这个进程的方式只能是信号
	struct sigaction act; //这里选择使用sigaction函数,定义sigaction结构体
	act.sa_handler = handler; //但是却给sa_handler赋值而不是sa_sigaction,所以还是相当于使用了signal函数
	sigemptyset(&act.sa_mask); //将信号集清空
	act.sa_flags = 0;
	if(sigaction(SIGQUIT, &act, NULL)) //和上面所说一样,由于没有定义sa_sigaction,所以实现的效果就和signal函数一样,即收到"SIGQUIT"信号的时候执行handler函数
	{
		printf("sigaction error.\n");
		exit(0);
	}
	//进程工作内容
	while(flag)
	{
		fd = open("/home/orangepi/daemon.log", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND,0644); //只写打开(O_WRONLY);文件不存在就创建(O_CREAT);每次写都加到文件的尾端(O_APPEND),主用户可读可写(6),其他用户只能读(4)
		if(fd == -1)
		{
			printf("open error\n");
		}
		t = time(0); //类似初始化
		char *buf = asctime(localtime(&t)); //localtime将t分解为tm结构,asctime将tm结构解析成时间的字符串
		write(fd, buf, strlen(buf));
		close(fd);
		sleep(10); //每隔10S写入一次
	}
	return 0;
}

实现效果:

编译并运行:

此时看起来什么都没有发生,但其实守护进程已经开始跑起来了,可以使用"ps -ef|grep a.out" 指令来验证:

可见,8412就是这个守护进程的PID号(8472是grep的,可以无视)

同时"cd "到根目录下,并"ls":

出现了这个"daemon.log"的文件

然后此时调用SIGQUIT来结束这个守护进程并验证:

成功退出!最后打开daemon.log

**可见,时间信息确实不断的追加打印到了这个文件!**并且,只要不调用SIGQUIT,哪怕关掉终端也不会结束运行,只有系统关闭才会关闭。

且守护进程一般是开机自启的 ,实现这一点可以通过"sudo vi /etc/rc.local",然后添加守护进程的绝对路径来实现:

  • 注意,这里的路径应该是可执行文件的绝对路径,而不是C文件的绝对路径,所以需要再次编译一下C文件起一个名字
  • 且如果想在这个文件下写多个路径,直接分多行写就可以
  • 对于非守护进程,如果也想写入文件进行开机自启,可以选择在路径后加上" &"(空格加&),意思是后台运行

保存退出后,执行"sudo reboot" 重新启动!

重新启动后,使用"ps -ef|grep time_daemon" 指令来查看是否开机自启:

可见,成功实现了开机自启!此时同样输入"sudo kill -3 2331 " 来关闭这个守护进程,然后打开daemon.log

可见,在之前的基础上,又追加写入了很多次的时间信息!

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