Linux网络：守护进程
Linux网络：守护进程
- 会话
- 进程组
- 会话
- 终端
- 守护进程
- setsid
- daemon
在创建一个网络服务后，往往这个服务进程是一直运行的。但是对于大部分进程来说，如果退出终端，这个终端上创建的所有进程都会退出，这就导致进程的生命周期与终端绑定，如果终端退出，服务就无法继续运行了。
为此，创建一个服务进程后，需要让其不在受到终端的影响，就算终端退出，进程依然执行，这种进程称为守护进程。
在讲解如何创建一个守护进程之前，先了解一些Linux中与会话相关的知识。
会话
进程组
进程组是一个或者多个进程的集合，这些进程都有同样的进程组ID(PGID)，这个ID和PID类似，都是一个正整数，可以放在pid_t类型中。
往往一个进程组内部的所有进程，要共同完成一个功能，这些进程之间可以进行通信。而当在Linux中通过管道命令创建多个进程，此时Linux认为多个进程是共同完成一个功能的，就会把它们放到同一个进程组中。
通过管道创建三个sleep进程：
创建进程后，通过ps -ajx查看进行信息，可以看到三个经常的PGID都是54844，也就是sleep 100这条命令的PID。这说明这三个由管道串联起来的进程，属于同一个进程组。而sleep 100这个进程是进程组长。
进程组长往往是进程组中的第一个进程，其可以在当前进程组中创建新的进程，也可以创建一个新的进程组。
但是如果进程组长退出了，不代表进程组退出了，就算进程组长退出了，只要进程组中还有进程，那么这个进程组依然存在。
通过kill杀掉组长进程后，剩余的两个进程依然存在，并且PGID依然是54844。
会话
一个Linux系统，可以有多个会话，每个会话都是一个或多个进程组的集合。
创建一个新的会话，并在会话中执行三个sleep进程：
在原先的会话中，查看bash进程和sleep进程的信息：
此处-E "bash|sleep"表示查找bash或者sleep进程。
其中SID表示会话ID，可以看到第一个bash的SID = 53792，第二个bash的SID = 54989。
这两个bash本身也是进程，它们的PID == PGID == SID。这种PID == SID的进程，称为话首进程，它是会话中的第一个进程。一般而言，话首进程都是bash。
而创建的三个sleep进程，它们的SID = 54989，与第二个bash相同，说明它们属于同一个会话，而54989会话中，包含四个进程以及两个进程组。而53792会话中只有一个进程和一个进程组。
这说明一个会话是一个或多个进程组的集合。当一个话首进程退出，这个会话内部的所有进程都会退出。
在一个会话中创建三个sleep进程：
随后把bash话首进程杀掉：
可以看到，不仅仅话首进程退出了，三个sleep进程一起退出了。
终端
一个会话不仅仅包含多个进程组，它还需要一个控制终端，来接受用户的指令。
当创建一个会话，会执行以下两步：
- 创建一个终端
- 启动一个
bash进程(组)
终端本质上是一个Linux的文件，存在于/dev/pts目录下。
当前我创建了两个会话，那么就有两个终端，这两个终端分别对应0和1这两个文件。
如果尝试删除这些文件会被拒绝，哪怕你是root用户，因为这些文件是由内核管理的。
除去两个终端文件，还有一个ptmx，这个文件是用于创建终端的文件，如果这个文件丢失，可能就无法创建新的终端了。
在一个会话中，包含多个进程组，这些进程组分为两类：
前台进程组：一个会话只有一个，这个进程组独占终端的输入输出流后台进程组：一个会话可以有多个，无法接收到来自终端的数据，在后台运行
比如向终端输入ctrl + c，就是一个中断信号，此时这个信号会发送给前台进程，导致前台进程退出。
但是并不是所有的信号都直接发送给前台进程组，因为有一个特殊的bash进程，如果某些信号的功能是直接挂断整个会话，那么这个信号会发送给bash，哪怕bash不是当前的前台进程组。
至此，可以这样理解Linux中的会话机制：
- 一个进程组管理多个进程，这些进程往往共同完成一个功能
- 一个会话管理多个进程组，当会话退出，该会话下的所有进程组都退出
- 终端是会话的对外表现，一个会话只有一个进程组可以占用终端
刚才提到，一个终端本质就是/dev/pts下的一个文件，其实与终端交互，就是进程在读写这个文件。那么一个进程如何知道要读取/dev/pts下的哪一个文件？会话又是如何保证其下的所有进程都使用同一个终端的？
终端的信息存储在进程的PCB中，先前说过会话创建包括一个终端和一个bash，而这个过程中，会把这个终端的信息存储到bash的PCB中。
而在一个会话中创建的所有进程，都是bash的后代进程，会继承来自bash的PCB，也就会继承到PCB中的终端信息，从而保证同一会话的所有进程最后都操控同一个终端。
守护进程
了解Linux的会话机制后，就可以谈一谈守护进程的问题了。
先前说过，当一个会话的话首进程退出，那么该会话的所有进程都会退出，因此一个守护进程一定不能属于其它会话，而是自己创建一个会话，自己就是话首进程。
setsid
setsid可以创建一个新会话并把自己变成话首进程，需要头文件<sys/types.h>和<unistd.h>。
函数声明：
pid_t setsid(void)
调用该函数有一个前提，该进程不能是进程组长。
但是对于一个新创建的进程，它自成一个进程组，自己就是进程组长，如何才能让它不是进程组长？
尝试以下代码：
#include <unistd.h>
int main()
{
fork();
while (true)
{}
return 0;
}
这个代码中，通过fork创建了一个子进程，随后父子进程同时陷入死循环。
运行代码：
此时终端被阻塞，切换到另一个终端，查看test.exe这个进程的信息。
此时查询到了两个进程，一个是父进程，另一个是子进程，重点在于它们的GPID都是52746，这说明通过fork创建的父子进程属于同一个进程组。
而frok创建的子进程会继承来自父进程的所有代码，PCB等信息。因此如果想要让一个进程调用setsid创建一个新会话，只需要通过fork创建一个子进程，子进程继承父进程的所有信息，但又不是进程组长，可以调用setsid。
因此setsid的常见写法如下：
pid_t id = fork();
if (id > 0)
exit(0);
setsid();
这段代码中，通过fork创建一个子进程，此时父子进程属于同一个进程组，父进程是组长。如果id > 0说明是父进程，父进程直接退出，一个进程组中，进程组长退出，进程组其他进程继续运行，不会退出。因此子进程不会退出，继承了父进程的所有信息，并且还不是进程组长。
于是子进程调用setsid，自己创建一个会话，自己做话首进程，至此子进程就是一个守护进程了！
运行以下代码：
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
if (id > 0)
exit(0);
setsid();
while (true)
{}
return 0;
}
这个代码在子进程变为守护进程后，执行一个死循环。
执行./test.exe后，查看bash和test进程的信息，发现test.exe这个进程PID=PGID=SID=58278，并且不和任何一个bash重复。这说明test.exe已经自己创建一个会话，自己做话首进程，成为了一个守护进程了。
但是还有一个问题，那就是它的终端没有切断：
可以看到它的三个标准流，都指向/dev/pts/0，这就是当前的终端文件。如果当前终端退出，那么如果这个守护进程还向终端输出内容，就会导致错误，因此还要改变它的输出流：
// 关闭标准输入、输出和错误
close(STDIN_FILENO);
close(STDOUT_FILENO);
close(STDERR_FILENO);
// 打开/dev/null作为标准输入、输出和错误
open("/dev/null", O_RDONLY);
open("/dev/null", O_WRONLY);
open("/dev/null", O_WRONLY);
此处的/dev/null是一个Linux提供的文件，它可以接收任何输入，但是不论输入什么都会被系统丢弃。因此如果一个程序有输出，但是又不希望接收到它的输出时，就可以把输出重定向到/dev/null下。
daemon
setsid的用法还是有点复杂了，为此Linux提供了另一个系统调用daemon，它封装了上述所有过程，可以快速创建一个守护进程。需要头文件<unistd.h>。
函数声明：
int daemon(int nochdir, int noclose)
参数：
nochdir：改变工作目录- 传入
0：改变工作目录为根目录 - 传入
1：保持当前工作目录
- 传入
nclose：改变输入输出流- 传入
0：输入输出流重定向到/dev/null - 传入
1：不改变输入输出流
- 传入
原先的代码就可以变成：
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
daemon(0, 0);
while(true)
{}
return 0;
}
这就是一个功能全面的守护进程了。