Linux学习日记16：守护进程

一、前言

守护进程是 Linux 系统中一类特殊的后台服务进程，是操作系统核心功能的重要支撑（如网络服务、定时任务、系统监控等）。

二、守护进程

2.1、定义

守护进程是在后台运行、脱离终端控制、独立于用户登录会话、周期性执行特定任务或提供服务的进程。它没有控制终端，不会被用户的交互操作（如关闭终端、注销登录）影响，生命周期通常贯穿系统运行全过程（除非主动终止或系统关机）。

2.2、守护进程的特点

1、后台运行：不占用终端，终端关闭不影响其运行。

2、脱离终端控制：无控制终端，不会接收终端的信号（如Ctrl+C、Ctrl+Z）也不会像终端输出。

3、独立会话：不属于任何用户登录会话，父进程通常是 init 进程（PID=1）。

4、生命周期长：系统启动时自动运行，直到系统关机或主动终止。

5、进程组首领：自身是进程组和会话的首领，避免被其他进程意外干扰。

2.3、守护进程的基本原理

在 Linux 中，进程与终端、会话、进程组的关系是：一个终端对应一个会话，一个会话包含多个进程组，一个进程组包含多个进程。

其中进程组是一组相关进程的集合 ，由一个唯一的进程组 ID（PGID） 标识。其核心作用是：对多个进程进行 "批量管理"，比如向进程组内所有进程发送信号（如Ctrl+C终止前台进程组）。第一个创建进程组的进程，其 PID = 进程组 PGID；首领进程退出不影响进程组存在（进程组持续到最后一个进程退出）。子进程默认继承父进程的进程组 ID。

会话是一组相关进程组的集合 ，由一个唯一的会话 ID（SID） 标识。其核心作用是：关联终端与进程组，实现终端的 "作业控制"（如前台 / 后台作业切换、终端信号分发）。一个会话通常对应一个 "用户登录会话"：用户通过终端登录后，系统会创建一个新会话，登录 shell 是会话首领，后续启动的进程都属于该会话；第一个创建会话的进程（通常是登录 shell，如 bash），其 PID = 会话 SID；首领退出不影响会话存在。一个会话最多关联一个 "控制终端"，用于进程与用户交互；会话内的进程组分为：前台进程组（1 个，接收终端输入和信号）、后台进程组（多个，不接收终端输入）。从会话创建开始，到最后一个进程退出或控制终端关闭结束。

2.4、守护进程的创建流程

1、fork 子进程，父进程退出(必须)

此步骤的目的是让子进程成为孤儿进程，被 init 进程（PID=1）收养，保证生命周期独立于父进程；父进程退出后，终端会认为原命令执行完毕，释放终端控制，此时子进程不再与终端关联；

注：父进程是终端启动的进程，属于终端的会话组；子进程 fork 后继承父进程的进程组和会话，但父进程退出后，子进程被 init 收养，脱离原终端会话。

2、子进程setsid()创建新会话（必须）

函数原型如下：

cs 复制代码

#include <unistd.h>
pid_t setsid(void);

该函数的功能是创建一个新的会话，并让当前进程成为：新会话的首领、新进程组的首领和脱离所有终端控制。

注：setsid() 只能由非进程组首领 调用。步骤 1 中 fork 后，子进程继承父进程的进程组 ID，但子进程的 PID 与进程组 ID 不同（父进程是原进程组首领），因此子进程是非进程组首领，可调用setsid()。

3、改变当前工作目录chdir（非必须）

此步骤的避免守护进程的工作目录被删除或挂载点卸载，导致进程异常。常用操作是将工作目录切换到根目录（/）或专用目录。比如：

cs 复制代码

chdir("/"); // 切换到根目录

注：如果守护进程的工作目录是某个可删除的目录（如用户的 /home 目录），当该目录被删除时，进程的工作目录会变成 "不可访问" 状态（pwd显示为？），可能导致文件操作失败。最典型的例子就是在U盘上运行进程后，拔下U盘就运行不了的情况。

4、设置文件权限掩码（umask）（非必须）

函数原型如下：

cs 复制代码

#include <sys/stat.h>
mode_t umask(mode_t mask);

该步骤的作用是清除文件权限掩码，确保守护进程创建的文件 / 目录拥有预期的权限。

注：文件权限掩码（umask）是创建文件时的 "权限屏蔽位"，默认 umask 值（如 0022）会屏蔽某些权限（如组用户的写权限）。守护进程通常需要创建日志文件或临时文件，设置umask后，创建文件时权限由open（）/mkdir（）的mode参数完全控制。

5、关闭所有文件描述符（非必须）

该步骤的作用是释放父进程继承的不必要文件描述符（如标准输入、标准输出、标准错误），避免资源泄漏。

**注：**fork 后，子进程继承父进程的所有文件描述符（包括终端的 stdin、stdout、stderr）。守护进程脱离终端后，这些文件描述符已无用，但会占用系统资源，甚至可能导致进程阻塞（如等待终端输入）。

三、典型示例

首先创建一个setsid.c文件，并输入以下代码：

cs 复制代码

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
        pid_t pid;
        pid = fork();
        if(pid>0)
        {
                exit(1);
        }
        if(pid == 0)
        {
                setsid();
                while(1)
                {
                        sleep(1);
                        printf("............\n");
                }
        }
        return 0;
}

编译并运行，结果如下：

可以发现，我们使用Ctrl+C（SIGINT终止信号）无法终止该进程，这是因为随着父进程挂掉后，Shell 认为该命令已执行完毕，子进程称为新的会话首领，脱离了终端控制，在后台运行。

我们使用ps aux查看下状态：

可以看到此时该进程的TTY列显示？（表示无控制终端），那么我们怎么把这个后台进程给关掉呢？那就是使用kill指令：

打开另一个终端后，使用kill指令强制杀死后，可以看到该后台进程成功关闭了。