【C++高并发服务器WebServer】-8：终端、进程组、会话、守护进程

一、终端

在 UNIX 系统中，用户通过终端登录系统后得到一个shell 进程，这个终端成为 shell 进程的控制终端(Controlling Terminal)，进程中，控制终端是保存在 PCB 中的信息，而 fork()会复制 PCB 中的信息，因此由 shell 进程启动的其它进程的控制终端也是这个终端。

通过输入ps aux命令，能够查看对应的终端进程信息：

输入命令 echo $$和tty也能够查看对应的终端进程id和路径。
（tty 命令用于显示当前终端的文件名（设备名）。它会返回当前终端的设备文件路径，通常是一个伪终端设备（如 /dev/pts/0）。）

默认情况下(没有重定向)，每个进程的标准输入、标准输出和标准错误输出都指向控制终端，进程从标准输入读也就是读用户的键盘输入，进程往标准输出或标准错误输出写也就是输出到显示器上。

在控制终端输入一些特殊的控制键可以给前台进程发信号，例如ctr1+c会产生 SIGINT 信号，Ctr1+\会产生 SIGQUIT 信号。

二、进程组

进程组和会话在进程之间形成了一种两级层次关系:进程组是一组相关进程的集合会话是一组相关进程组的集合。进程组合会话是为支持she11作业控制而定义的抽象概念，用户通过 shell 能够交互式地在前台或后台运行命令。

进程组由一个或多个共享同一进程组标识符(PGID)的进程组成。一个进程组拥有一个进程组首进程，该进程是创建该组的进程，其进程ID为该进程组的ID，新进程会继承其父进程所属的进程组 ID。

进程组拥有一个生命周期，其开始时间为首进程创建组的时刻，结束时间为最后一个成员进程退出组的时刻。一个进程可能会因为终止而退出进程组，也可能会因为加入了另外一个进程组而退出进程组。进程组首进程无需是最后一个离开进程组的成员。

三、会话

会话是一组进程组的集合。会话首进程是创建该新会话的进程，其进程ID会成为会话 ID。新进程会继承其父进程的会话 ID。一个会话中的所有进程共享单个控制终端。控制终端会在会话首进程首次打开一个终端设备时被建立。

一个终端最多可能会成为一个会话的控制终端。在任一时刻，会话中的其中一个进程组会成为终端的前台进程组（也就是系统分配给终端的shell进程），其他进程组会成为后台进程组。只有前台进程组中的进程才能从控制终端中读取输入。当控制终端的连接建立起来之后，会话首进程会成为该终端的控制进程。（不影响这个控制终端是某个shell进程的控制终端）

四、进程组、会话、控制终端之间的关系

当终端建立连接得到的 shell 进程 不一定是会话首进程，除非它调用了 setsid() 来创建一个新的会话。

如果没有调用 setsid()，该 shell 进程只是继承了父进程的会话 ID 和控制终端。

也就是当用户通过终端登录系统时，系统会启动一个 shell 进程。这个 shell 进程会自动获得当前终端作为其控制终端。会话首进程首次打开一个终端设备时，该终端设备会成为会话的控制终端。

pid_t getpgrp(void); //获取当前进程所属的进程组 ID（PGID）。如果调用成功，返回当前进程的进程组 ID；如果失败，返回 -1。

pid_t getpgid(pid_t pid); //获取指定进程 pid 所属的进程组 ID（PGID）。如果指定的进程存在，返回其进程组 ID；如果失败（如进程不存在），返回 -1。

int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);//将指定进程 pid 加入到指定的进程组 pgid 中。如果成功，返回 0；如果失败（如权限不足或参数无效），返回 -1。

pid_t getsid(pid_t pid);//获取指定进程 pid 所属的会话 ID（SID）。如果指定的进程存在，返回其会话 ID；如果失败（如进程不存在），返回 -1。

pid_t setsid(void);//创建一个新的会话，并将调用进程设置为该会话的会话首进程。同时，该进程也会成为新的进程组的组长。如果成功，返回新会话的会话 ID；如果失败（如调用进程已经是会话首进程），返回 -1。

五、守护进程

守护进程，也就是通常说的 Daemon 进程(精灵进程)。守护进程(Daemon Process)是Linux 中的后台服务进程。它是一个生存期较长的进程，通常独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。一般采用以d结尾的名字。

守护进程具备下列特征：
1、生命周期很长，守护进程会在系统启动的时候被创建并一直运行直至系统被关闭。
2、它在后台运行并且不拥有控制终端。没有控制终端确保了内核永远不会为守护进程自动生成任何控制信号以及终端相关的信号(如 SIGINT、SIGQUIT)。

Linux 的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如，Internet 服务器 inetd，Web 服务器 httpd 等。

六、创建守护进程的流程

1. 创建子进程并退出父进程

使用 fork() 创建一个子进程。
父进程退出，子进程继续运行。这样可以确保子进程不会与父进程的终端会话关联。
父进程退出后，子进程会被 init 进程（PID 为 1）接管。

父进程通常属于某个终端会话，并且可能与某个控制终端关联。如果父进程不退出，守护进程（子进程）会继承父进程的会话属性，从而仍然与终端会话关联。

通过让父进程退出，子进程会被 init 进程（PID 为 1）接管，从而完全脱离父进程的会话和终端。init 进程是系统启动时的第一个进程，它不会被终端关闭所影响。

pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
    // 错误处理
    perror("fork failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pid > 0) {
    // 父进程退出
    exit(EXIT_SUCCESS);
}
// 子进程继续运行

2. 创建新的会话

调用 setsid() 创建一个新的会话，子进程成为会话首进程。

这一步会断开子进程与控制终端的关联，并确保子进程不会因终端关闭而退出。

在 Linux 和 Unix 系统中，每个进程都属于一个会话（session），并且可以有一个控制终端（controlling terminal）。如果守护进程与终端会话关联，它可能会受到终端关闭或用户退出登录的影响。

if (setsid() < 0) {
    // 错误处理
    perror("setsid failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

3. 改变工作目录

将当前工作目录切换到根目录（/）或其他合适的目录。

防止守护进程占用启动时的工作目录，避免在卸载文件系统时出现问题。

if (chdir("/") < 0) {
    // 错误处理
    perror("chdir failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

4. 关闭文件描述符

关闭所有打开的文件描述符，避免守护进程占用不必要的资源。
通常关闭标准输入、标准输出和标准错误（文件描述符 0、1、2）。

close(0);
close(1);
close(2);

5. 设置文件权限掩码

设置文件权限掩码（umask），确保守护进程创建的文件具有合适的权限。

例如，设置 umask(0) 表示文件默认权限为 rw-rw-rw-。

umask(0);

6. 执行主任务
   在守护进程中执行主任务，如监听网络端口、处理日志等。
   通常使用无限循环来保持守护进程的运行。

while (1) {
    // 主任务逻辑
    sleep(1); // 示例：每秒执行一次
}