深入了解linux网络—— 守护进程

一、进程组

学习过进程，我们知道进程有进程PID、状态等这些属性；

每个进程除了有自己的PID之外，每个进程还属于一个进程组。

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。

进程组中也可能只存在一个进程

每一个进程组还存在一个唯一的进程组id：PGID

组长进程：

每一个进程组都存在一个组长进程，进程组PGID就等于组长进程的PID：

二、会话

1. 什么是会话

了解了进程组，那会话又是什么呢，二者又存在什么关系呢？

在刚看到进程信息中，处理父进程id、进程id、进程组id外，还存在一个信息SID；而SID就是会话id

会话：就是一组进程为了完成同一项任务而组成的"班组"，系统用它来做权限隔离、资源统计和终端管理。

在刚才查询到到会话id是5960，且sleep 100的父进程id也是5960，那5960是什么呢？

可以看到5960是bash进程。

在登录shell时，操作系统会为我们创建一个bash进程，同时也会创建一个新会话（session）
每一个会话都有唯一的SID。

2. 创建会话

简单了解了什么是会话，那我们可不可以通过代码（系统调用）来创建一个新的会话呢？

当然是可以的，我们可以调用setsid来创建一个独立的会话；调用setsid的前提是调用进程不是一个进程组组长。

c 复制代码

       pid_t setsid(void);

调用进程会变成新会话的会话首进程；
新会话中只有唯一的一个进程，就会变成进程组组长；新进程组的ID就是当前调用进程的ID。
该进程没有控制终端，如果调用setsid之前存在控制终端，则调用之后会切断联系。

注意：调用setsid的进程不能是进程组组长，通常情况下，先调用fork创建子进程，再让子进程调用setsid，父进程直接退出。

三、控制终端

控制终端是这一切的"调度中心"，信号、输入、输出都通过它分发。

会话（session）
一次"登录"就诞生一个会话，内核用 session ID 标记所有相关进程。
会话首进程（session leader）是第一个打开该终端的进程，PID 即成 SID。
控制终端（controlling terminal）
一旦终端设备被会话首进程打开，它就升级为整个会话的控制终端 ，信息记录在每份 PCB 里，fork 时自动继承。
因此后代进程无论多少层，缺省的 stdin/stdout/stderr 都指向同一终端。
控制进程（controlling process）
就是"会话首进程"本人；终端断开时，内核把 SIGHUP 发给它，由它负责清理整个会话。
进程组（process group）
会话内部再细分为若干进程组，每个组有唯一 PGID，方便一次性信号投递。
任意时刻只有一个组是前台进程组，其余全是后台进程组。
前台/后台规则
- 终端输入只送给前台组；
- Ctrl-C 产生 SIGINT、Ctrl-\ 产生 SIGQUIT，只发给前台组全体成员；
- 后台组若尝试读终端，会被 SIGTTIN 暂停；写终端则可能被 SIGTTOU 暂停（取决于 tostop 设置）。
挂断与回收
调制解调器掉线、网络 SSH 断连、窗口关闭，终端驱动检测到载波丢失，立即向控制进程 发 SIGHUP；
会话首进程收到后通常终止，内核随之向会话内所有进程再广播 SIGHUP，实现"一断全清"。

简单来说就是："登录→创建会话→打开终端→终端成控制终端→首进程成控制进程→会话分前台/后台组→终端只理前台组→断线先杀控制进程→会话全灭。

四、作业控制

1. 作业

作业（job） 就是一次在 shell 命令行上提交给内核的一个或一组相连进程"

例如，这里启动的一个进程组，它就是一个作业。（启动的一个进程，也是一个进程组，也是一个作业）。

作业控制，简单来说就是：

使用用 Ctrl-Z、bg、fg 等命令，把正在跑的进程组（作业）随时暂停、扔进后台或再拉回前台继续运行的一套终端多任务切换机制。

2. 作业号

放在后台运行的程序，称之为后台进程。例如在启动程序时带上 &，让它在后台执行：

可以看到，启动sleep 1000 &后，获得了[1] 6512，一个是作业号、一个是进程id。

使用jobs命令可以查看所有后台作业。

使用jobs不仅可以查看到作业号，我们还能发现存在一个Running字段；它表示进程正在运行。

常见的作业状态：

除此之外，在[1]后面还存在一个+，这个表示什么意思呢？

多启动一些进程，我们会发现，除了存在一个+之外，还存在一个-

默认作业：在使用fg命令，不指明作业号时，就会将默认作业变成前台作业

+ ：表示该作业默认作业

- ：表示该作业即将称为默认作业

其他作业

当默认作业变成前台进程、或者执行结束后，带-的作业就会变成默认作业。

3. 作业挂起与切回

这里作业挂起和切回，和之前前台进程和后台进程一样。

作业挂起

当一个作业正在前台运行，键盘按下Ctrl + z，当前作业就暂停，并且变成后台作业。

前台进程获取键盘输入，不能被暂停。

作业切回

要将一个后台作业变成前台作业，就要使用fg命令了。

把"后台/已暂停"的作业重新切到前台运行，并把它对应的进程组绑定为终端的当前前台进程组。

使用格式： fg 作业号

注意：如果直接使用fg命令，不跟作业号就会将默认作业切到前台运行。

4. 查看后台作业

要查看后台作业要使用的命令：jobs。

-l ：显示后台作业的所有信息。
-p ：只查看作业的pid。

5. 相关信号

这里键盘按下Ctrl + Z，将前台作业挂到后台，本质上是通过信号SIGTSEP完成的。

像Ctrl + C就是像向台作业发送SIGINT信号。

Ctrl +\就是向前台作业发送SIGQUIT信号。

五、守护进程

简单了解了进程组、会话和作业；现在来看什么是守护进程。

首先，对于我们之前所实现了UDP、TCP通信，在服务器上所部署的服务，它都是属于bash会话的；

而bash会话是登录Shell时，操作系统自动给我们创建的，当退出Shell时，bash会话就退出了，我们所部署的服务也就终止了。

但是，我们想要的服务是一种存在的，不会受到我们的登录和退出的影响。

守护进程（daemon）就是脱离终端、在后台长期运行 、专门负责某项系统任务的进程。

简单来说就是：常驻后台、无终端、为系统/用户提供持续服务

所以，对于我们之前实现的Tcp通信，server服务要守护进程化。

要将一个进程变成守护进程，要进行以下处理：

忽略信号

创建新会话

修改工作路径

输入输出重定向

1. 忽略信号

对于一个守护进程，不希望因为某些信号，导致进程退出；

这里就要忽略掉某些信号，避免因为信号导致进程异常退出。

这里像SIGCHLD、SIGPIPE信号都要忽略掉。（这里就简单忽略掉这两个信号）

cpp 复制代码

void Daemon()
{
    // 1. 忽略信号
    signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE,SIG_IGN);
}

2. 创建新会话

对于一个守护进程，它不希望受到我们Shell登录和退出的影响，所以就要让该守护进程成为一个新的会话。

调用setsid可以创建一个新会话，调用进程成为会话首进程。

注意：调用setsid的进程，不能是进程组组长。

所以，调用setsid，要先创建子进程，让子进程去调用setsid，父进程退出。

这样子进程就变成了孤儿进程，被操作系统领养，进程退出时自动回收。

守护进程也是孤儿进程

cpp 复制代码

void Daemon()
{
    // 1. 忽略信号
    signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE,SIG_IGN);
    // 2. 创建新会话
    if(fork() != 0)
        exit(0);//成功父进程退出、创建子进程失败也直接退出
    setsid();
}

3. 修改工作路径

这里可能会感觉到很奇怪，为什么要修改工作路径呢？

守护进程要进行输入输出重定向到/dev/null，所有输出信息都被丢弃了；

而我们想要知道该服务的运行情况，就只能去看日志。

而将服务的工作路径修改到/中，这样就让服务以绝对路径的方式写入日志信息

防止它偶然占用任何可能后来被卸载的文件系统，导致管理员无法换盘、无法升级、甚至无法关机

修改工作路径，直接调用chdir即可：

cpp 复制代码

const char* root = "/";

void Daemon()
{
    // 1. 忽略信号
    signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE,SIG_IGN);
    // 2. 创建新会话
    if(fork() != 0)
        exit(0);//成功父进程退出、创建子进程失败也直接退出
    setsid();
    // 3. 修改工作路径
    chdir(root);
}

4. 输入输出重定向

在守护进程中，可能存在从标准输入中获取、向标准输出、标准错误中输出数据；

这里就可以将进程的0、1、2（标准输入、标准输出、标准错误）重定向到/dev/null中。

/dev/null文件：

写进去就消失------返回成功，但数据立即丢弃，磁盘不增一寸。

读出来永远 EOF------立即返回 0 字节，不阻塞、不等待。

这样进程输出信息就会被丢弃，从标准输入中获取为空。

cpp 复制代码

const char* root = "/";
const char* dev_null = "/dev/null";
void Daemon()
{
    // 1. 忽略信号
    signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE,SIG_IGN);
    // 2. 创建新会话
    if(fork() != 0)
        exit(0);//成功父进程退出、创建子进程失败也直接退出
    setsid();
    // 3. 修改工作路径
    chdir(root);
    // 4. 重定向
    int fd = open(dev_null,O_RDWR);//以读写方式打开
    if(fd > 0)
    {
        dup2(fd,0);
        dup2(fd,1);
        dup2(fd,2);
    }
}

5. 系统调用`daemon`

这里我们自己简单实现了一个Daemon，让进程守护进程化。

当然，也存在现成的daemon供我们使用：

这里daemon存在两个参数：

nochdir：

简单来说就是：如果传递0，就将进程的工作目录修改为/。

noclose：

简单来说：如果传递0，就表示将标准输入、输出和错误重定向到/dev/null；

否则就只关闭标准输入、输出和错误。

六、服务守护进程化

对于之前实现了Tcp网络版本计算器，这里将它守护进程化：

(这里就不修改工作路径了)

详细代码：linux: linux学习

cpp 复制代码

//tcpserver.cc
int main(int agrc, char *argv[])
{
    if (agrc != 2)
    {
        std::cout << "err usage : " << argv[0] << " port" << std::endl;
        exit(1);
    }
    int port = std::stoi(argv[1]);
    daemon(1,0);// 不修改工作路径 输入输出重定向
    //Daemon();
    ENABLEFILE();
    NetCal cal;
    std::unique_ptr<Protocol> pro = std::make_unique<Protocol>([&cal](Request &res) -> Responce
                                                               { return cal.Handler(res); });
    std::unique_ptr<TcpServer> tsvr = std::make_unique<TcpServer>(port, [&pro](std::shared_ptr<Socket> fd, InetAddr &client)
                                                                  { pro->GetRequest(fd, client); });
    tsvr->Start();
    return 0;
}

此外，守护进程通常以d结尾

这里也进行简单修改，编译形成tcpserverd可执行程序。

此时，我们再使用客户端去访问服务器，也是能够获得回应的。

本篇文章到这里就结束了，感谢支持

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深入了解linux网络—— 守护进程

一、进程组

二、会话

1. 什么是会话

2. 创建会话

三、控制终端

四、作业控制

1. 作业

2. 作业号

3. 作业挂起与切回

4. 查看后台作业

5. 相关信号

五、守护进程

1. 忽略信号

2. 创建新会话

3. 修改工作路径

4. 输入输出重定向

5. 系统调用daemon

六、服务守护进程化

5. 系统调用`daemon`