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linux网络套接字 | 深度解析守护进程 | 实现tcp服务守护进程化

article 2024/12/22 10:26:39

前言：本节主要内容是学习如何让一个服务编程守护进程一直运行在后台。我们之前实现过tcp服务，但是如果会话退出后这个服务就停止了。很明显不符合需求。所以我们就要学习本节内容学习——如何做到让一个服务编程守护进程！下面废话不多说，开始我们的学习吧！

ps：本节内容很简单，友友们可以放心观看哦！

前后台进程的概念

前后台操作

什么是守护进程

如何做到守护进程

前后台进程的概念

我们知道，当我们利用xshell登录远程主机之后，我们就会默认有一个bash命令行输入命令。这其实是linux系统自动为我们生成了一个会话。bash就是这个会话里面的一个进程。而且这个进程默认是打开的，在前台运行的。

我们也知道，进程运行的时候，再执行命令，就没有什么用了。但是可以使用ctrl + C终止进程。

为什么会有上面两种情况，是因为我们在生成会话的时候， bash会被默认启动在前台， bash就可以为我们提供命令行服务。这个时候bash和键盘相关，我们用户只需要拿着键盘向里面输入数据就行了。然后bash解释后，就会去执行相应的命令。

然后当我们启动一个进程，这个时候就会由这个新的进程作为前台进程，bash进程就被挤掉了，变成后台进程。这个时候和键盘相关的是新进程，我们再输入指令，就是向新进程中输入指令，新进程没有反应。但是只对ctrl + c有反应。

然后上面两段话解释了两个结论，也是事实：

一个会话（session）里面，只有一个前台进程，多个后台任务。
一个会话（session），键盘信号只会发给前台进程。

综上，为什么运行一个程序的时候ctrl + C可以终止，但是其他命令没有用呢，就是因为我们bash运行一个程序，然后bash就自动变成后台，然后运行的程序就变成前台了。这个时候再输入指令，就是输入给了前台进程，也就是我们的程序！

所以，什么叫做前台：谁拥有标准输入（键盘）谁就是前台。

前后台操作

可以在运行某个程序的指令后面加&，表示后台运行某个程序。运行这个程序之后，还会显示一个当前进程的后台任务号：

接下来我们多创建几个后台任务：

这个时候我们想要知道我们的会话中有哪些后台任务，就可以使用jobs命令查看：

上面是jobs查看后台进程，我们可不可以让后台进程提到前台来呢？答案是可以的，就是使用fg这个指令， fg + 后台任务号。就可以让后台进程提到前面来：

然后我们再看。

如果我们把某一个任务暂停了的时候，这个时候bash进程就会默认被推到前台来。

为什么会这样？为什么默认是bash呢？如果前台进程是一个我们自己写的进程，我们暂停了这个进程，然后操作系统也不管， bash就继续呆在后台。那么这个时候整个会话里面就都是后台了，意味着没有进程能够在键盘里面获取输入。这是不合理的，所以我们就要让bash默认提到前台。

同时，如果让暂停的任务重新启动，那么他就会默认启动在后台。

什么是守护进程

我们要理解什么是守护进程，就要先看一些铺垫。我们先看这张图片：

这张图片， process的pid是第二列。然后PGID是进程组id， SID是session id。 TPGID以及后面的我们不管。

在这张图片中，我们可以看到我们自己单独启动的process是自成一组，另外一起创建的sleep是把多个进程之间的第一个进程的pid作为组id。所以，进程和进程之间也可以组成一个进程组。（进程组和任务的关系是什么？任务在现实世界，可能由一个人来完成，也可以由一个团队来完成。对应的就是一个任务由一个进程组来完成，这个进程组可能有一个人，可能有多个人。

每一个用户登录时都有一个session，登陆时创建一个session，退出时销毁一个session。所以这么多session，在操作系统层面上，就要管理创建的session。所以就要创建session结构体，然后里面的sessionid就是表示哪一个session。

现在我们实验一个问题，就是我们一个会话如果启动了多个后台进程，当这个会话退出时，这些进程会不会退出。我们现在创建两个会话，一个会话用来创建进程，一个会话用来观察系统中还有没有后台进程。一开始创建进程后：

然后我们删除会话：

我们就能看到，会话会出，连带着会话里面创建的进程也被退出了。说明这些进程受到了用户登录和推出的应i想，如果不想受到用户登陆和注销的影响，就要使用守护进程。

那么什么是守护进程？

其实就是上面的一张图，一开始有一个会话，然后这个绘画里面有一个bash进程，有其他的自己运行的进程。这个时候我们如果让自己运行的进程自己形成一个会话。那么我们原本的会话退出是否，就影响不到我们创建的进程了。这个就是守护进程！

如何做到守护进程

如何让进程，守护进程化。这里就要用到一个函数，叫做setsid。创建一个新的会话设置新的进程组。

这个创建的返回值就是会话的id，也就是sid。

然后我们创建的新的会话一定不能是进程组的组长创建。必须是组员创建新的会话：

if（fork（） > 0) exit(0); //如果是父进程（父进程一定是一个进程组的组长），那么就直接退出，所有子进程同属于一个进程组。这些子进程都会变成守护进程。

守护进程的本质，其实就是孤儿进程。

接下来开始编程，我们想要让我们上一节实现的tcp服务守护进程化。我们这里先创建一个文件，用来定义守护进程化的函数：

#pragma once

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<string>
using namespace std;

const string nullfile = "dev/null";

void Daemon(const string& cwd = "")
{
    //忽略其他信号
    signal(SIGCLD, SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
    signal(SIGSTOP, SIG_IGN);

    //将自己变成独立的会话
    if (fork() > 0) exit(0);
    setsid();

    //更改当前调用进程的工作目录
    if (!cwd.empty())
    {
        chdir(cwd.c_str());
    }
    
    //将标准输出， 标准错误进行重定向到dev/null, 垃圾文件
    int fd = open(nullfile.c_str(), O_RDWR);

    if (fd > 0)
    {
        dup2(fd, 0);
        dup2(fd, 1);
        dup2(fd, 2);
        close(fd);
    }
    
}

首先要确定的是if(fork() > 0) exit(0)这个语句，这个语句就是为了让左右的进程进来，然后出去的全部都是子进程。然后就要让所有的进程守护进程化。另外，也要忽略其他信号。不要因为子进程而让自己退出了，不要让自己写数据的时候直接退出了，不要让进程被暂停了。 更改当前调用进程的工作目录。我们知道，我们打开一个进程，其实就是在当前目录下工作。但是我们的守护进程是一个对外给别人提供服务的一个进程。想要将某些数据直接写到根目录，所以这个时候就要更改守护进程的目录到根目录。另外我们的守护进程也会打印一些日志信息，这些日志信息我们可以通过日志小组件实现。但是有些信息不是利用日志打印，而是直接cerr， cout。那么这些信息可以放到一个垃圾文件里面，也就是dev/null, 这是系统默认提供的垃圾文件。用来回收垃圾信息的。

然后我们在tcpserver里面调用这个函数，启动的时候，就能让tcp服务守护进程化：