Linux —— 进程间关系和守护进程

目录

[1. 进程组](#1. 进程组)

[1.1 什么是进程组](#1.1 什么是进程组)

[1.2 组长进程](#1.2 组长进程)

[2. 会话](#2. 会话)

[2.1 什么是会话](#2.1 什么是会话)

[3. 守护进程](#3. 守护进程)

---

之前的UDP不用解决字节流的问题，UDP也是需要序列与反序列化，之前写的聊天室就可以在客户端和服务端定义 Message，Message 结构体中可以包含昵称，发的内容，头像等等信息，用的是json串，可用udp来做。

第一次接触面向字节流是在管道中，写进去简单，但是读取的话是很难受的，比较麻烦，因为缺了序列化和反序列化的部分。所以很多的配置文件很多都是json，这是因为vscode软件本身就是通过读取json串，反序列化，根据key读取value，得到你的配置信息。

其实一个真正的服务器是不能直接这样跑的：

正儿八经的一个服务器是要以守护进程的样式去运行。

输入指令：ps ajx | grep ssh

要了解守护进程就先要了解进程间关系：

1. 进程组

输入指令：sleep 100

再次输入其它的指令没有反应，这种在命令行当中直接启动的，导致shell没办法直接解析的，sleep 100 这种进程叫做前台进程

输入指令：sleep 100 &

不影响后续指令的运行，这种指令称为后台进程，后台进程的特点就是在命令后面带上 & 符号，后台进程，不影响bash，用户可以在进程运行期间，继续访问Linux。一般执行耗时的任务时就会启动后台进程。

输入指令：sleep 1000 | sleep 2000 | sleep 3000 &

会有三个子进程：

188736 就是父进程。

PPID：表示的是父进程，PID：表示的是子进程，PGID：表示的就是进程组ID。进程之间存在兄弟、父子关系，兄弟和父子之间有可能还会存在其它的关系：进程组关系。以上三个进程属于同一个组，进程组的组ID一般是以多个进程当中的第一个被创建的进程的PID为进程组ID。所以，命令：sleep 1000 | sleep 2000 | sleep 3000 & 就是一个进程组，是启动一个进程组，共同完成一个任务。还存在一个概念：任务。

再次执行命令：sleep 1000 | sleep 2000 | sleep 3000 &

确实是后台进程，因为在状态中S后面没有 + 号，（有 + 就在前台，没有 + 号 就在后台）

此时再启动一个命令：sleep 4000 | sleep 5000 | sleep 6000 &

所以此时就存在两个任务。

• 进程组：就是第一个进程的PID
• 任务：从1开始的
• 进程组和任务之间的关系：进程组是手段，完成某种任务是目的（某一个进程组完成某项任务）

所以，当我在操作命令行的时候，启动一个进程组（至少一个进程），完成一种任务

查看后端任务的命令：jobs

将任务提到前台的命令：fg 1（1：任务号）

在输入：ctrl+c，终止该任务

任务前后台切换与管理：

1. 将任务2放到前台：fg 2
2. 又不想终止任务2，又想放回后台：ctrl + z
3. jobs 查的时候发现：ctrl + z 是把任务暂停了，自动放到后台了，本来是Running的
4. 想在后台继续运行起来：bg 2
5. 再次 jobs 可以看见2号任务再次Running

1.1 什么是进程组

其实每⼀个进程除了有⼀个进程ID(PID)之外 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。每⼀个进程组也有⼀个唯⼀的进程组ID(PGID)， 并且这个PGID类似于进程ID， 同样是⼀个正整数， 可以存放在pid_t数据类型中。

sy@iZ2vc2ummd1vkuxyf2vgvkZ:~/linux/lesson51/NetCal$ ps -eo pid,pgid,ppid,comm | grep sleep

188838 188838 188736 sleep

188839 188838 188736 sleep

188840 188838 188736 sleep

-e 选项表⽰every的意思， 表⽰输出每⼀个进程信息

-o 选项以逗号操作符（,）作为定界符, 可以指定要输出的列

1.2 组长进程

每⼀个进程组都有⼀个组⻓进程。 组⻓进程的ID等于其进程ID。（进程之间是兄弟关系的第一个是组长进程，进程之间是父子关系的话，父进程就是组长进程）.

进程组组⻓的作⽤： 进程组组⻓可以创建⼀个进程组或者创建该组中的进程。

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， 则该进程组就存在， 这与其组⻓进程是否已经终⽌⽆关。

从上面可以看见如果组长退了，PGID也是不变的。

2. 会话

以上3个进程属于一个会话，SID的值对应的是当前进程bash进程对应的ID。

2.1 什么是会话

会话其实和进程组息息相关， 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)

通常我们都是使⽤管道将⼏个进程编成⼀个进程组。 如上图的进程组2和进程组3可能是由下列命令形成的：

$ proc2 | proc3 &

$ proc4 | proc5 | proc6 &

&表⽰将进程组放在后台执⾏

首次登录Linux机器的时候，登陆成功之后，Linux 操作系统首先要为该用户创建一个bash进程组，完成命令行解释任务(其实只有一个进程)，所以就会看见命令行提示符这样的东西，不管是前台还是后台，启动的所有任务都是以进程组的形式体现的，哪怕只有一个进程，Linux执行ls、pwd，所以会构建成同时存在其它进程组，bash进程将终端文件打开就有 0，1，2 了，创建进程组都是bash进程的子进程，子进程继承文件描述符表，所以在Linux系统中，任何进程默认打开012

如何证明？

云服务器没有键盘，所以将012都放入/dev/pts/0中

如何证明上面的进程组属于同一个会话？------ 让它们的SID相同就行了！！！

mei新建一个渠道，都会有一个新建的 bash

每一次登录新建一个tty和bash，bash内部可以新建一个进程，所以每一次登录，Linux系统会为当前用户创建一次会话，每一个会话都有会话ID

将以上一次会话放大：

所以，在启动服务器的时候，./Server 8080 属于是该会话内部的任务

登陆时要创建会话，退出的时候就会将整个会话干掉，整个会话内部的进程组就会被跟着退出，注意：老系统中会退出，但是现在的系统是不会退出的。

所以不让这个任务放在会话内部，应该将该任务单独拿出来，自己形成一个和 bash 并行的独立会话！！！独立会话的后端进程叫做守护进程！！！

结论：

• 一次会话中，只允许一个前台进程组（任务），可以同时存在多个（0）后台进程组（任务）。
• 前后台，都可以向终端文件进行写入。但是只有前台进程，能够从标准输入（终端文件中）获取数据！后台进程是获取不了数据的！

将新起的任务放在了后台，而我们可以同时存在多个后台任务，依旧属于前台，所以就可以获取键盘上的任务，可以进行命令的执行

问题1：为什么一次会话中只允许一个前台任务？？

因为前台任务需要和用户交互，需要获取用户的标准输入，（键盘）标准输入只有一个，前台进程必须只有一个！！！

区分前后台的标准：

进程组能从键盘这个标准输入流获取数据，能获取数据，就是前台的，不能获取数据就是后台的。

所以 ctrl +c 为什么只能终止前台进程？？因为只有前台进程能够收到键盘的输入，所以只能终止前台进程。但是后台进程依旧能够向显示器打印，说明前后台进程，都没有彻底脱离终端！！！(想脱离将012可以关闭掉)

所以 ：指令 sleep 1000执行后，成为前台进程，bash成为后台进程，再次输入pwd类似的命令后，是没有反应的。当ctrl + c 退出当前的前台进程后，bash进程此时就会变为前台进程，再次输入pwd、ls命令的时候就会有反应。

例子：

有时 windows 电脑会变得比较卡，在老式的电脑中还有注销的选项，点击注销这个选项也是可以解决卡顿的问题。

当登陆windows时，windows就会创建一个会话，这个会话只有一个前台进程组，就是图像化界面，在图形化界面永远都是单机双击，登录就是新建会话的过程，访问机器的时候，在这个会话中创建了很多作业 or 任务，后面变得卡顿的原因就是启动的任务过多或者是启动的任务失控了，但是依旧属于这个会话，所以可以采取注销，所谓的注销就是将这次的会话删掉，会话删掉就会将会话所启动的任务自动退出。有时，启动的任务会自动的变为独立的守护进程，脱离对应的会话，此时便只能重启，有些重启也没有用，因为被设置为开机启动，所以得将开机启动项关闭。

3. 守护进程

如何让我的进程(组)，成为守护进程呢？？？首先的是一个独立的会话，如何成为一个独立的会话呢？？ --------- 调用setsid

setsid：创建一个会话并且设置一个会话中的进程组ID

• 返回值：

• 成功调用 setsid 的要求：调用 setsid 的进程，创建新的会话的进程一定不能是进程组的组长。

此时的进程，就是组长，因为这个组里面只有它一个。如何解决让自己不是组长呢？？------ fork() > 0; exit(0) -> 让子进程执行后续的代码。组长就是之前的父进程，父进程退出，子进程不是组长，让子进程调用setsid就可以了调用成功了。

所以：守护进程本质就是一种孤儿进程！！！

/dev/null 属于字符类的设备文件：

/dev/null 的好处就是：/dev/null 跟垃圾桶一样，写入数据时自动被丢弃，允许写入，但是会被丢弃掉；同样也允许你读，读到的数据什么也没有。

// Deamon.hpp

#pragma once

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

void Deamon()
{

    // 1.忽略可能导致进程退出的信号
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

    // 2. 让进程不要成为组长
    if (fork() > 0)
        exit(0);

    // ???
    
    // 3.将自己设计成为新的会话
    setsid();

    // 4. 如何看待标准输入，标准输出，标准错误
    // a. 关闭  b. 标准输入、标准输出、标准错误 -> 重定向 -> /dev/null(最佳实践)
    int fd = open("/dev/null",O_RDWR);  // 以读写的方式打开
    if(fd >= 0)
    {
        dup2(fd, 0);
        dup2(fd, 1);
        dup2(fd, 2);
    }
}

此时再运行，就不会被卡住了：

将服务终止 ctrl + c

系统中的守护进程：

将 xshell 关掉，换一台云服务器（我这里用的是Centos7的虚拟机）同样也是可以进行运行的。

在 Linux 系统中，当你通过 Xshell 连接到服务器并运行程序时，程序进程是 SSH 会话的子进程，它们之间存在进程树层级关系。当 Xshell 关闭时，SSH 会话终止，系统会向该会话中的所有子进程发送 SIGHUP 信号，默认行为是终止这些进程，因此普通运行的程序会随着 Xshell 关闭而停止。守护进程的核心目标就是摆脱这种对终端会话的依赖，而信号处理是实现这一目标的重要技术手段之一。

代码中的 signal(SIGCHLD, SIG_IGN) 用于忽略子进程终止信号，这告诉系统当子进程结束时不需要向父进程发送通知，由系统自动回收子进程资源，避免产生僵尸进程，这在守护进程 fork 子进程处理并发连接时尤为重要，确保系统资源不会被耗尽。而 signal(SIGPIPE, SIG_IGN) 则忽略管道破裂信号，在网络通信中，当客户端突然断开连接而服务器仍在尝试写入数据时，系统会发送 SIGPIPE 信号导致程序崩溃退出，忽略该信号后写操作会返回错误而非终止程序，大大增强了守护进程的健壮性，特别是在长时间运行且需要处理大量网络连接的服务程序中。

那么如何关掉守护进程呢？？

查看一下守护进程的详细信息：

查看 fd：ls /proc/208121/fd -l

上图中的4的对应的就是套接字。

# Makefile

.PHONY:all
all:Server Client

Client::Client.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++17 -ljsoncpp

Server:Main.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++17 -ljsoncpp

.PHONY:clean
clean:
	rm -rf Server Client output

.PHONY:output
output:
	mkdir -p output/bin
	mkdir -p output/lib
	mkdir -p output/conf
	mkdir -p output/log
	cp Server output/bin
	cp Client output/bin

make output：

所以在Windows下载软件的时候，下载的不是源代码，而是别人给你打包好的软件，直接解压，install，等待点击 exe，正在安装中，实际上是在做拷贝！！实际上现在的很多软件，下载的就只有安装脚本。

// Daemon.hpp
#pragma once

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

void Deamon()
{

    // 1.忽略可能导致进程退出的信号
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

    // 2. 让进程不要成为组长
    if (fork() > 0)
        exit(0);

    // 3. 更改守护进程的工作路径，建议/，访问内置的配置文件的时候，用绝对路径来访问
    chdir("/");

    // 4.将自己设计成为新的会话
    setsid();

    // 5. 如何看待标准输入，标准输出，标准错误
    // a. 关闭  b. 标准输入、标准输出、标准错误 -> 重定向 -> /dev/null(最佳实践)
    int fd = open("/dev/null",O_RDWR);  // 以读写的方式打开
    if(fd >= 0)
    {
        dup2(fd, 0);
        dup2(fd, 1);
        dup2(fd, 2);
    }


}

log下面就是我们对应的日志：

此时对应的日志就会往系统中写入：

守护进程可以手动写，也可以不用自己写，系统中存在一个系统调用：daemon()

• nochdir：是否更改路径
• nochdir：是否关闭文件描述符

上面参数都为0，对应的就是我们写的如上的Daemon.hpp