以前把守護(hù)進(jìn)程與后臺(tái)任務(wù)搞混了，后面看了文章才知道這兩者的區(qū)別，寫此文表達(dá)自己對(duì)守護(hù)進(jìn)程的理解.

1:什么是守護(hù)進(jìn)程？

所謂守護(hù)進(jìn)程是一種是 Linux 的一種長期運(yùn)行的后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程，httpd、named、sshd 等服務(wù)都是以守護(hù)進(jìn)程 Daemon 方式運(yùn)行的，通常服務(wù)名稱以字母ｄ結(jié)尾，也就是 Daemon 第一個(gè)字母.

1. 無需控制終端(不需要與用戶交互)
2. 在后臺(tái)運(yùn)行
3. 生命周期比較長，一般是隨系統(tǒng)啟動(dòng)和關(guān)閉
   

2:守護(hù)進(jìn)程必要性

通常我們執(zhí)行任務(wù)時(shí)是在前臺(tái)執(zhí)行，占領(lǐng)了當(dāng)前終端，此時(shí)無法進(jìn)行操作，就算我們添加了 &符號(hào)，將程序放到后臺(tái)，但也就因?yàn)榻K端斷網(wǎng)等問題，導(dǎo)致程序中斷。

所要知道的是：在目前的linux上，有了systemd這個(gè)服務(wù)，這個(gè)服務(wù)管理工具可以方便我們寫在后臺(tái)運(yùn)行的程序，甚至可以代替這種守護(hù)進(jìn)程。通過把寫服務(wù)的配置文件，讓systemd監(jiān)控我們的程序，可以隨系統(tǒng)啟動(dòng)而運(yùn)行，可以設(shè)定啟動(dòng)條件，及其的方便。

3:進(jìn)程組

$ ps -o pid,pgid,ppid,comm | cat
 PID PGID PPID COMMAND
10179 10179 10177 bash
10263 10263 10179 ps
10264 10263 10179 cat

1. bash：進(jìn)程和進(jìn)程組ID都是 10179，父進(jìn)程其實(shí)是 sshd(10177)
2. ps：進(jìn)程和進(jìn)程組ID都是 10263，父進(jìn)程是 bash(10179)，因?yàn)槭窃?Shell 上執(zhí)行的命令
3. cat：進(jìn)程組 ID 與 ps 的進(jìn)程組 ID 相同，父進(jìn)程同樣是 bash(10179)
   

4:會(huì)話組

​ 多個(gè)進(jìn)程構(gòu)成一個(gè)進(jìn)程組，而會(huì)話組是由多個(gè)進(jìn)程組構(gòu)建而。而進(jìn)程組又被稱為job，會(huì)話有前臺(tái)作業(yè)，也會(huì)有后臺(tái)作業(yè)；一個(gè)會(huì)話可以有一個(gè)控制終端，當(dāng)控制終端有輸入和輸出時(shí)都會(huì)傳遞給前臺(tái)進(jìn)程組，比如Ctrl + Z。會(huì)話的意義在于能將多個(gè)作業(yè)通過一個(gè)終端控制，一個(gè)前臺(tái)操作，其它后臺(tái)運(yùn)行。

那么如何編寫守護(hù)進(jìn)程呢？

其實(shí)編寫守護(hù)進(jìn)程很簡單，只需要遵循一下幾點(diǎn)即可

1:創(chuàng)建子進(jìn)程，父進(jìn)程退出

PPID  PID PGID  SID TTY   TPGID STAT  UID  TIME COMMAND
  0  49  49  49 pts/2    70 Ss    0  0:00 /bin/bash
  49  70  70  49 pts/2    70 R+    0  0:00 \_ ps axjf
  0  17  17  17 pts/1    68 Ss    0  0:00 /bin/bash
  17  68  68  17 pts/1    68 S+    0  0:00 \_ python hello.py
  68  69  68  17 pts/1    68 S+    0  0:00   \_ python hello.py
  0   1   1   1 pts/0    1 Ss+   0  0:00 /bin/bash

進(jìn)程 fork 后，父進(jìn)程退出。這么做的原因有 2 點(diǎn)：

如果守護(hù)進(jìn)程是通過 Shell 啟動(dòng)，父進(jìn)程退出，Shell 就會(huì)認(rèn)為任務(wù)執(zhí)行完畢，這時(shí)子進(jìn)程由 init 收養(yǎng)
子進(jìn)程繼承父進(jìn)程的進(jìn)程組 ID，保證了子進(jìn)程不是進(jìn)程組組長，因?yàn)楹筮呎{(diào)用setsid()要求必須不是進(jìn)程組長
PGID就是進(jìn)程所屬的Group的Leader的PID，如果PGID=PID，那么該進(jìn)程是Group Leader

2、子進(jìn)程創(chuàng)建新會(huì)話

調(diào)用setsid()創(chuàng)建一個(gè)新的會(huì)話，并成為新會(huì)話組長。這個(gè)步驟主要是要與繼承父進(jìn)程的會(huì)話、進(jìn)程組、終端脫離關(guān)系。

那么問題來了，為什么進(jìn)程組組長無法調(diào)用setsid()呢？

對(duì)于進(jìn)程組長來說，進(jìn)程組 ID 已經(jīng)和 PID 相同了，如果它被允許調(diào)用setsid()的話，它的進(jìn)程組 ID 會(huì)保持不變，會(huì)出現(xiàn):

1:進(jìn)程組長屬于新的會(huì)話；

2:老的進(jìn)程組成員屬于舊的會(huì)話。

這樣情況變成了一個(gè)進(jìn)程組的成員屬于不同的會(huì)話，Linux想要禁止這種情況的發(fā)生。

3、禁止子進(jìn)程重新打開終端

此刻子進(jìn)程是會(huì)話組長，為了防止子進(jìn)程重新打開終端，再次 fork 后退出父進(jìn)程，也就是此子進(jìn)程。這時(shí)子進(jìn)程 2 不再是會(huì)話組長，無法再打開終端。其實(shí)這一步驟不是必須的，不過加上這一步驟會(huì)顯得更加嚴(yán)謹(jǐn)。

4、設(shè)置當(dāng)前目錄為根目錄

如果守護(hù)進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄是/usr/home目錄，那么管理員在卸載/usr分區(qū)時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)的。為了避免這個(gè)問題，可以調(diào)用chdir()函數(shù)將工作目錄設(shè)置為根目錄/。

5、設(shè)置文件權(quán)限掩碼

文件權(quán)限掩碼是指屏蔽掉文件權(quán)限中的對(duì)應(yīng)位。由于使用 fork()函數(shù)新建的子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的文件權(quán)限掩碼，這就給該子進(jìn)程使用文件帶來了諸多的麻煩。因此，把文件權(quán)限掩碼設(shè)置為 0，可以大大增強(qiáng)該守護(hù)進(jìn)程的靈活性。通常使用方法是umask(0)。

6、關(guān)閉文件描述符

子進(jìn)程會(huì)繼承已經(jīng)打開的文件，它們占用系統(tǒng)資源，且可能導(dǎo)致所在文件系統(tǒng)無法卸載。此時(shí)守護(hù)進(jìn)程與終端脫離，常說的輸入、輸出、錯(cuò)誤描述符也應(yīng)該關(guān)閉，畢竟這個(gè)時(shí)候也不會(huì)使用終端了。

守護(hù)進(jìn)程的出錯(cuò)處理

由于守護(hù)進(jìn)程脫離了終端，不能將錯(cuò)誤信息輸出到控制終端，即使 gdb 也無法正常調(diào)試。常用的方法是使用 syslog 服務(wù)，將錯(cuò)誤信息輸入到/var/log/messages中。

syslog 是 Linux 中的系統(tǒng)日志管理服務(wù)，通過守護(hù)進(jìn)程 syslogd 來維護(hù)。該守護(hù)進(jìn)程在啟動(dòng)時(shí)會(huì)讀一個(gè)配置文件/etc/syslog.conf。該文件決定了不同種類的消息會(huì)發(fā)送向何處。

代碼展示

import os
import sys


def daemonize(pid_file=None):
  pid = os.fork()
  if pid:
    sys.exit(0)
  os.setsid()

  _pid = os.fork()
  if _pid:
    sys.exit(0)

  os.umask(0)
  os.chdir('/')
  sys.stdout.flush()
  sys.stderr.flush()

  with open('/dev/null') as read_null, open('/dev/null','w') as write_null:
    os.dup2(read_null.fileno(), sys.stdin.fileno())
    os.dup2(write_null.fileno(), sys.stdout.fileno())
    os.dup2(write_null.fileno(), sys.stderr.fileno())

  if pid_file:
    with open(pid_file,'w+') as f:
      f.write(str(os.getpid()))

if __name__ == "__main__":
  daemonize('test.txt')

關(guān)于os.dup2這個(gè)函數(shù)

os.dup2() 方法用于將一個(gè)文件描述符 fd 復(fù)制到另一個(gè) fd2。
Unix, Windows 上可用。

>>> import os
>>> f = open("hello.txt","a")
>>> os.dup2(f.fileno(),1)
>>> f.close()
>>> print("hello world")
>>> print("changed")
cat hello.txt
1
hello world
changed

附加話題

為什么服務(wù)器端常常fork兩次呢？

因?yàn)檫@是為了避免產(chǎn)生僵尸進(jìn)程。

當(dāng)我們只fork()一次后，存在父進(jìn)程和子進(jìn)程。這時(shí)有兩種方法來避免產(chǎn)生僵尸進(jìn)程：

• 父進(jìn)程調(diào)用waitpid()等函數(shù)來接收子進(jìn)程退出狀態(tài)。
• 父進(jìn)程先結(jié)束，子進(jìn)程則自動(dòng)托管到Init進(jìn)程（pid = 1）。

目前先考慮子進(jìn)程先于父進(jìn)程結(jié)束的情況：

• 若父進(jìn)程未處理子進(jìn)程退出狀態(tài)，在父進(jìn)程退出前，子進(jìn)程一直處于僵尸進(jìn)程狀態(tài)。
• 若父進(jìn)程調(diào)用waitpid()（這里使用阻塞調(diào)用確保子進(jìn)程先于父進(jìn)程結(jié)束）來等待子進(jìn)程結(jié)束，將會(huì)使父進(jìn)程在調(diào)用waitpid()后進(jìn)入睡眠狀態(tài)，只有子進(jìn)程結(jié)束父進(jìn)程的waitpid()才會(huì)返回。 如果存在子進(jìn)程結(jié)束，但父進(jìn)程還未執(zhí)行到waitpid()的情況，那么這段時(shí)期子進(jìn)程也將處于僵尸進(jìn)程狀態(tài)。

由此，可以看出父進(jìn)程與子進(jìn)程有父子關(guān)系，除非保證父進(jìn)程先于子進(jìn)程結(jié)束或者保證父進(jìn)程在子進(jìn)程結(jié)束前執(zhí)行waitpid()，子進(jìn)程均有機(jī)會(huì)成為僵尸進(jìn)程。那么如何使父進(jìn)程更方便地創(chuàng)建不會(huì)成為僵尸進(jìn)程的子進(jìn)程呢？這就要用兩次fork()了。

父進(jìn)程一次fork()后產(chǎn)生一個(gè)子進(jìn)程隨后立即執(zhí)行waitpid(子進(jìn)程pid, NULL, 0)來等待子進(jìn)程結(jié)束，然后子進(jìn)程fork()后產(chǎn)生孫子進(jìn)程隨后立即exit(0)。這樣子進(jìn)程順利終止（父進(jìn)程僅僅給子進(jìn)程收尸，并不需要子進(jìn)程的返回值），然后父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。這時(shí)的孫子進(jìn)程由于失去了它的父進(jìn)程（即是父進(jìn)程的子進(jìn)程），將被轉(zhuǎn)交給Init進(jìn)程托管。于是父進(jìn)程與孫子進(jìn)程無繼承關(guān)系了，它們的父進(jìn)程均為Init，Init進(jìn)程在其子進(jìn)程結(jié)束時(shí)會(huì)自動(dòng)收尸，這樣也就不會(huì)產(chǎn)生僵尸進(jìn)程了。

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