【Linux】进程间关系与守护进程

进程组

什么是进程组

组长进程

会话

什么是会话

作业控制

守护进程

进程组

什么是进程组

我们在命令行中输入sleep 1 | sleep 2 | sleep 3，然后查看进程，

我们看到它们有不同的pid，表明它们是不同的进程，它们的ppid是一样的，那么它们是兄弟进程。除了pid和ppid外，我们看到第三列还有pgid(process group id，进程组id)，它们对应的pgid是一样的，表明它们属于同一个组，这三个进程的组长是第一个被创建的进程，即sleep 1000。我们再来写这样一段简单代码：

我们发现这一个进程也有自己的pgid，其pgid就是它自己的pid本身。也就是说，哪怕只有一个进程，也能自成进程组。

我们再来写这样一段代码：

我们发现，它们的pid不一样说明这是两个进程。但是我们发现它们的pgid是一样的，就是父进程的pid。如果我们将来在写一个多进程程序的时候，多个进程其实是以进程组的方式来共同完成一件任务的。进程组是一个或者多个进程的集合，一个进程组可以包含多个进程。

组长进程

每一个进程组都有一个组长进程，组长id就是其进程id。

进程组长的作用：可以创建一个进程组或者创建该进程组中的进程。
进程组的生命周期：从进程组创建开始到其中最后一个进程离开为止。注意：只要某个进程组中有一个进程存在，则该进程就存在，与其组长进程是否已经终止无关。

-e 选项表示every的意思，表示输出每一个进程的信息。

-o 选项以逗号操作符(,)作为分界符，可以指定要输出的列

会话

什么是会话

在使用xshell登录linux服务器时，linux会为我们创建一个终端文件，还创建一个bash进程，以进程组的方式来给我们提供命令行解释的服务。bash进程通过终端文件进行读写数据，

一个会话内部可以有多个进程组。

我们再看这样的命令：

加上&表示让进程在后端运行，同时继续运行自己写的process_task进程：

我们发现，运行的sleep和process_task，它们属于不同的进程组。更重要的是，后面有一列叫SID，即会话ID，它们的会话ID是一样的，会话ID是一样的。会话ID一般是会话中的第一个进程，一般是bash。会话可以看成是一个或多个进程组的集合，一个会话可以包含多个进程组。每一个会话也有一个会话 ID(SID)。

如果想把这个进程放在后台，就在后面加&。

这种前台进程运行时，我们输入一些命令pwd、ls，发现没有反应。

实际上，同一个会话中，可以运行同时存在多个进程组，但是任何时刻只允许一个前台进程（组），可以允许多个后台进程（组）。当刚开始时，前台进程是bash，输入指令，bash就会响应，而当执行我们自己的任务进程时，我们的任务就变成了前台进程了，这是bash自动把自己切换到后台。当输入指令时，都给了前台进程，bash就收不到了，输入的命令当然就无法执行了。当把我们自己的进程终止了，bash又把自己重新切换到前台，等待用户输入。所以，我们现在发现，所谓前后台，就是谁应该从标准输入中获取数据！这就是后台进程使用ctrl+c也杀不掉的原因。这样正是我们自己运行的程序可以通过ctrl+c终止。

作业控制

作业是针对用户来讲，用户完成某项任务而启动的进程，一个作业既可以只包含一个进程，也可以包含多个进程，进程之间互相协作完成任务，通常是一个进程管道。

当我们把完成某个作业的进程放在后台运行时，如下

[1]表示作业号，

我们再创建一个作业，

作业号就是2了，如果我们想查询当前的作业，可以使用jobs (-l)，

这两个作业都在后台，如果想把某个作业放在前台，比如想把1号作业放在前台运行，就输入fg 1，此时这个作业就能接收键盘输入的命令，

如果想把刚才移到前台的作业放到后台，就需要先暂停这个前台作业，使用ctrl+z暂停，

然后再输入bg 2，将2号作业放到后台，

关于默认作业：对于一个用户来说，只能有一个默认作业（+），同时也只能有一个即将成为默认作业的作业（-），当默认作业退出后，该作业会成为默认作业。

常见作业状态

|-------------------|-------------------|
| 作业状态 | 含义 |
| 正在运行【Running】 | 后台作业(&)，表示正在执行 |
| 完成【Done】 | 作业已完成，返回的状态码为0 |
| 完成并退出【Done(code)】 | 作业已完成并退出，返回的状态码非0 |
| 已停止【Stopped】 | 前台作业，当前被Ctrl+Z终止 |
| 已终止【Terminated】 | 作业被终止 |

守护进程

进程组，无论是前台还是后台，都属于同一个会话。如果我们把某一个进程组从当前会话a中拿出来，形成一个单独的会话b，这样和刚才的会话a由包含关系变成并列关系。即使把a会话删除，也并不影响b会话，我们把这个进程称为守护进程。这个守护进程不会因用户登录或退出受影响，那一个进程如何将自己变成独立的会话从而变成守护进程呢？就需要使用setsid函数：

#include <unistd.h>
pid_t setsid(void); # 功能：创建会话
                    # 返回值：创建成功返回SID，失败返回-1

当某一个进程调用setsid函数来创建一个会话，前提是调用进程不能是一个进程组的组长。需要注意的是，这个接口如果调用进程原来是进程组组长，则会报错。为了避免这种情况，可以使用fork创建子进程，然后让父进程退出，子进程调用setsid。此时这个子进程（守护进程）就变成了孤儿进程，守护进程是孤儿进程的一种特殊情况。

该调用接口后会发生：

调用进程会变成新会话的会话首进程。此时，新会话中只有一个唯一一个进程。
调用进程会变成进程组的组长，新进程组ID就是当前调用进程ID。
该进程没有控制终端，如果在调用setsid之前该进程存在控制终端，则调用之后会切断联系。

在变成守护进程后，不需要和用户进行输入输出了，我们可以将012重定向到/dev/null，这样就从/dev/null里读不到内容，写入/dev/null的内容也会被自动丢弃（/dev/null是一个字符文件）。也就是说，我们可以以读写方式打开/dev/null，把012全部重定向到/dev/null。并且可以选择是否更改工作目录。我们把守护进程写成一个函数Daemon：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cstdlib>

const std::string defaultpath = "/";
const std::string defaultdev = "/dev/null";

void Daemon(bool ischdir, bool isclose)
{
    // 1.忽略不要的信号
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

    // 2.fork
    if (fork() > 0)
        exit(0);

    // 3.setsid
    setsid();

    // 4.确认是否要更改工作目录
    if (ischdir)
        chdir(defaultpath.c_str());

    // 5.对012进行重定向
    if (isclose)
    {
        ::close(0);
        ::close(1);
        ::close(2);
    }
    else
    {
        int fd = open(defaultdev.c_str(), O_RDWR);
        if(fd > 0)
        {
            dup2(fd, 0);
            dup2(fd, 1);
            dup2(fd, 2);
            ::close(fd);
        }
    }
}

然后再main函数中调用Daemon，让当前进程成为守护进程，

此时这个process_task进程并没有结束，而是在后端运行。由于process_task不属于当前会话，因此不会阻塞我们输入的命令。并且我们可以查到这个进程：

我们发现其ppid是1，也就是变成了孤儿进程，被系统领养。其pid、pgid、sid都是1086564，自成进程组，自成会话。其所对应的默认工作路径：

其所对应的012都指向了/dev/null：

未来如果后面有打印输入的程序，就什么都不做。

如果想让这种进程结束，只能使用kill命令。如果我们把Deamon里面的参数设为true，那么

由于所有的012都被关掉了，就看不到了。

至此，我们将一个进程守护进程化了。现在假如写了一个网络服务器，在启动这个服务器之前就可以守护它了！