网络计算器（3）增加守护进程开发

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本文记述网络计算器的代码增加守护进程的缘由以及如何加，详细代码移步我的gitee:
网络计算器代码的完整实现

为什么要在网络计算器项目的代码中加入守护进程？

在网络计算器中加入守护进程，核心是解决终端会话依赖导致的服务稳定性问题：
用户登录终端会建立会话，关闭终端（或注销）时会话销毁，会给关联的服务器进程发挂断信号，导致服务器像普通命令一样中断；此时若有客户端还在连接，后续再想连就会失败。而守护进程能让服务器脱离终端会话的控制：一方面终端关闭 / 用户注销都不会影响进程运行，保证持续处理客户端的计算请求；另一方面还能规避 Ctrl+C 等终端信号的干扰，同时符合 Linux 后台服务的运行规范，让网络计算器能稳定、独立地提供服务。

将网络计算器加入守护进程，核心是为了让这个网络服务满足后台运行的核心需求：
1. 脱离终端独立后台运行，终端关闭（如退出 SSH）也不会终止服务，保证持续处理客户端计算请求；
2. 避免终端信号（如 Ctrl+C）、IO 关联等干扰，提升服务稳定性；
3. 符合 Linux 后台服务的运行规范，便于服务管理。

具体解决我们自己的代码会受到终端异常退出+ (ctrl+c) + (ctrl+z )等信号的干扰的方式：

解决server_netcal代码执行时受终端异常退出的影响；

核心思路：把server_netcal代码作为一个进程组，在 bash 进程打开时建立新会话，将其放入这个独立的新会话中，以此隔离终端退出的影响。

这种具有新会话的进程就是守护进程。

前台进程

• 前台进程会独占终端的输入输出（stdin/stdout/stderr），终端的键盘输入会直接传给它，它的输出也会直接显示在终端上；
• 终端退出（如关闭 bash 窗口）时，会给前台进程发送SIGHUP信号，前台进程默认会被终止，这也是我们要解决的核心问题。

后台进程

• 后台进程是用&启动的进程（如./server_netcal &），它不再独占终端输入，但依然属于当前终端的会话 / 进程组；
• 它的输出仍会显示在终端上，且终端退出时，后台进程同样会收到SIGHUP信号并终止 ------ 这也是为什么单纯用&启动server_netcal，终端退出后进程还是会挂掉。

守护进程

• 守护进程是完全脱离终端会话的进程（也是使用网络计算器代码中要实现的最终形态），它不属于任何终端的会话 / 进程组，终端的任何操作（退出、关闭）都不会影响它；
• 它会被系统进程（如 systemd）接管，即使所有终端都关闭，也能一直运行，且标准 IO 通常会重定向到日志文件或/dev/null，不再依赖终端。

如何创建会话：

可以调用 setsid 函数来创建一个会话，前提是调用进程（server_netcal)不能是一个进程组的组长。

为什么？

为什么不能让server_netcal成为新会话的组长：

原来server_netcal的进程组是从旧的bash会话中取过来到新的会话中的，但是server_netcal不可以作为这个新会话的组长，因为一个进程组只属于一个会话，因为server_netcal是从bash会话中加入到新会话中的，server_netcal带的是旧进程组，新会话的组长必须是创建新进程组的进程，而不是带着旧进程组的进程。举个例子：新会话要的是全新的部门和全新的经理，而不是把老公司的部门直接挪过来一个经理（server_netcal），老部门有自己的归属，挪过来就乱了。

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

---

该接口调用之后会发生：

• 调用进程会变成新会话的会话首进程。此时，新会话中只有唯一的一个进程。
• 调用进程会变成进程组组长。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。

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，我们通常的使用方法是先调用 fork 创建子进程，父进程终止，子进程继续执行，因为子进程会继承父进程的进程组 ID，而进程 ID 则是新分配的，就不会出现错误的情况。
守护进程也是孤儿进程的一种。

Daemon.hpp

这个文件的作用是守护进程:解决代码会受到终端异常关闭，ctrl+c ctrl+z关闭进程 这些信号的影响

如何解决：

1. fork()出来一个新的进程（守护进程）；
2. 屏蔽所有可能致使进程结束的信号
3. 但是还是需要显示器，键盘，stdin,stdout,stderr这些关联的，守护进程，不从键盘输入，也不需要向显示器打印

怎么做到3?

方法一：关闭0，1，2（万一我们程序内部有stdin,stdout,stderr,会使程序自身都受到影响

方法二：打开/dev/null,重定向标准输入，标准输出，标准错误到/dev/null

用dup2()实现重定向，将0，1，2重定向。

在main()函数中实现调用Daemon(),然后调用日志（打印到控制台）。

目的是：

把进程的 标准输出（stdout）、标准错误（stderr） 重定向到 /dev/null（Linux 的「黑洞」，写入的内容会被直接丢弃）；

这个操作只影响 printf()、cout、perror() 这类「往终端打印日志 / 信息」的行为，不影响进程的核心业务逻辑。

int main(int argc,char *argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(USAGE_ERR);
    }

    std::cout << "服务器已经启动，已经是一个守护进程了" << std::endl;
    //守护进程
    Daemon();

    Enable_File_Log_Strategy();//这样一个操作我们在显示器中打印的就被重定向了

    //1.顶层：处理业务
    std::unique_ptr<Cal> cal = std::make_unique<Cal>();

    //2.协议层
    std::unique_ptr<Protocol> protocol = std::make_unique<Protocol>([&cal](Request &req)->Response{
        return cal->Execute(req);
    });

    //3.服务器层
    std::unique_ptr<TcpServer> tsvr = std::make_unique<TcpServer>(std::stoi(argv[1]),
        [&protocol](std::shared_ptr<Socket> &sock,InetAddr &client)
    {
        protocol->GetRequest(sock,client);
    });

    tsvr->Start();
    
}

问题：我们重定向了标准输入，标准输出和标准错误，一切往终端的写入都会被丢到/dev/null中，但是我们在启动客户端的时候，往终端输入的信息为什么会有应答？

应答：本质是 server_netcal 进程的业务功能反馈，和 终端打印 是两回事：

• 比如你的进程是网络服务端（netcal），客户端发请求 → 进程处理请求 → 进程给客户端返回应答包------ 这个应答是通过网络套接字（socket） 发送的，不是通过终端输出；
• 再比如进程是本地服务，接收管道 / 消息队列请求 → 返回处理结果 ------ 这个应答是通过进程间通信（IPC） 完成的，也和终端无关。

问题：如果我们想要结束客户端的进程，直接输入ctrl+c或者ctrl+z可以吗，不可以我们该如何结束这个，关闭客户端？

不可以！
为什么 Ctrl+C/Ctrl+Z 没法结束守护进程？

你在终端按 Ctrl+C/Ctrl+Z，本质是给当前终端会话下的前台进程组发信号：

• Ctrl+C → 发 SIGINT（中断信号），默认终止进程；
• Ctrl+Z → 发 SIGTSTP（暂停信号），默认暂停进程。
  但你的 server_netcal 是守护进程，它在调用 Daemon() 后已经：

1. 脱离了原终端会话（创建了新会话，和你敲命令的终端彻底解绑）；
2. 不再属于终端的「前台进程组」，终端发的 SIGINT/SIGTSTP 信号根本传不到它身上；
3. 甚至守护进程的父进程是 init/systemd（PID=1），和你操作的终端毫无关系。
   👉 简单说：你在终端按 Ctrl+C，就像你在客厅喊「关灯」，但卧室的灯（守护进程）根本听不到 ------ 信号发错了对象。

正确结束守护进程的方法（实操步骤）

1. 找到守护进程的 PID（核心第一步）：

# 方法1：按进程名找ps -ef | grep server_netcal
# 方法2：如果进程绑定了端口，按端口找netstat -tulpn | grep 端口号  # 比如你的服务端端口是8080

2. 输出示例（PID 是第二列数字）：

root      12345     1  0 10:00 ?        00:00:05 ./server_netcal

3. 终止进程（根据需求选）：

• 正常终止（推荐，让进程收尾）：

kill 12345  # 发 SIGTERM 信号，进程可捕获并清理资源

• 强制终止（进程无响应时）：

kill -9 12345  # 发 SIGKILL 信号，系统直接干掉进程，无法捕获

4. 验证是否终止：

ps -ef | grep server_netcal  # 看不到对应 PID 就说明结束了

当然Linux中也是提供了守护进程的函数daemon()

用途：让进程在后端运行。noclose()是否关闭了stdin,stdout,stderr;
nochdir 的具体含义：
nochdir 是一个布尔型参数（0 或非 0），规则极其简单：

为什么要切换到根目录（即 nochdir=0）？

这是守护进程的最佳实践，核心原因是：

• 守护进程是长期运行的后台进程，如果它的工作目录是挂载的磁盘目录（比如 /mnt/usb），一旦这个磁盘被卸载，会导致该目录变成无效目录，守护进程可能出现无法创建文件、无法访问路径等问题；
• 根目录 / 是 Linux 系统最基础、永远不会被卸载的目录，切换到这里能保证守护进程的工作目录【永远有效】
  

此时工作路径已经在根目录下面了。

然后在Makefile中添加以下：

.PHONY:output  # 声明output是「伪目标」，不是实际文件/目录
output:        # 定义名为output的构建目标
        @mkdir output               # 创建根输出目录output（@表示执行时不打印这条命令）
        @mkdir -p output/bin        # -p：如果目录已存在不报错，创建二进制文件目录
        @mkdir -p output/conf       # 创建配置文件目录（你这里没复制配置，预留用）
        @mkdir -p output/log        # 创建日志目录（预留日志输出用）
        @cp ServerNetCald output/bin  # 把编译好的服务端程序复制到bin目录
        @cp netcal_tcpclient output/bin # 把客户端程序复制到bin目录
        @cp test.conf output/conf
        @tar czf output.tgz output //发布软件包

然后执行代码：

ubuntu@VM-0-4-ubuntu:~/test/linux_-learning2026/lesson31/NETCAL$ make
g++ -o ServerNetCald main.cc -std=c++17 -ljsoncpp
g++ -o netcal_tcpclient Tcpclient.cc -std=c++17 -ljsoncpp
ubuntu@VM-0-4-ubuntu:~/test/linux_-learning2026/lesson31/NETCAL$ make output
ubuntu@VM-0-4-ubuntu:~/test/linux_-learning2026/lesson31/NETCAL$ ll
total 380
drwxrwxr-x 4 ubuntu ubuntu   4096 Feb  8 22:14 ./
drwxrwxr-x 6 ubuntu ubuntu   4096 Feb  5 10:03 ../
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu    539 Feb  8 20:31 Common.hpp
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   1908 Feb  8 21:42 Daemon.hpp
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   1823 Feb  7 11:00 InetAddr.hpp
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   6425 Feb  7 10:56 Log.hpp
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   1270 Feb  8 21:38 main.cc
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu    432 Feb  8 22:09 Makefile
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu    881 Feb  7 10:58 Mutex.hpp
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   1109 Feb  7 16:00 NetCal.hpp
-rwxrwxr-x 1 ubuntu ubuntu 125296 Feb  8 22:13 netcal_tcpclient*
drwxrwxr-x 5 ubuntu ubuntu   4096 Feb  8 22:14 output/
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   9410 Feb  8 11:19 Protocol.hpp
-rwxrwxr-x 1 ubuntu ubuntu 181888 Feb  8 22:13 ServerNetCald*
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   4033 Feb  8 10:16 Socket.hpp
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   1949 Feb  8 11:17 Tcpclient.cc
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu   2224 Feb  7 16:12 TcpServer.hpp
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu      0 Feb  8 22:10 test.conf
drwxrwxr-x 2 ubuntu ubuntu   4096 Feb  7 08:48 testJson/

这个形成的output就是我们的执行发布文件。

软件打包发到windows系统：sz output.tgz；

发送到Linux服务器：rz + 拉取

软件解包tar xzf output.tgz

这样我们的程序就可以一直在后台运行，就像微信，美团这些软件无论在任何时候都可以自由访问一样。

总结：

为网络计算器服务端（server_netcal）实现守护进程改造，核心解决终端依赖导致的服务稳定性问题：让服务端脱离终端会话控制，避免终端关闭 / 注销、Ctrl+C/Ctrl+Z 等信号干扰，实现后台长期稳定运行，符合 Linux 后台服务规范。

守护进程实现关键

1.创建新会话：调用setsid()创建独立会话（需先 fork 子进程，避免原进程组组长调用报错），使服务端成为新会话 / 新进程组的首进程，切断与原终端的关联；
2.信号屏蔽：屏蔽终端相关终止 / 暂停信号（如 SIGINT、SIGTSTP）；
3.IO 重定向：通过dup2()将标准输入 / 输出 / 错误（0/1/2）重定向到/dev/null，丢弃终端打印输出，但不影响核心业务逻辑；
4.工作目录切换：推荐切换到根目录/（daemon()函数nochdir=0），避免挂载目录卸载导致路径失效。

核心疑问解答

重定向后仍有应答：应答是服务端通过 socket/IPC 向客户端返回的业务结果，与终端打印（stdout/stderr）无关，仅终端日志被丢弃，业务通信不受影响；

无法用 Ctrl+C/Z 终止守护进程：这类信号仅发送给当前终端会话的前台进程组，守护进程已脱离该会话，需通过ps找 PID，再用kill（正常终止）/kill -9（强制终止）结束进程。