【Linux C编程】第十三章 进程组、守护进程

一、整体大纲

二、进程组与守护进程

1. 进程组
    概念和特性
    进程组，也称之为作业。BSD于1980年前后向Unix中增加的一个新特性。代表一个或多个进程的集合。每个进程都属于一个进程组。在waitpid函数和kill函数的参数中都曾使用到。操作系统设计的进程组的概念，是为了简化对多个进程的管理。

    当父进程，创建子进程的时候，默认子进程与父进程属于同一进程组。进程组ID==第一个进程ID(组长进程)。所以，组长进程标识：其进程组ID==其进程ID 

    可以使用kill -SIGKILL -进程组ID(负的)来将整个进程组内的进程全部杀死。

    组长进程可以创建一个进程组，创建该进程组中的进程，然后终止。只要进程组中有一个进程存在，进程组就存在，与组长进程是否终止无关。

    进程组生存期：进程组创建到最后一个进程离开(终止或转移到另一个进程组)。

   一个进程可以为自己或子进程设置进程组ID

2. 进程组操作函数

    1）getpgrp函数

    获取当前进程的进程组ID

pid_t getpgrp(void); 总是返回调用者的进程组ID

    2）getpgid函数

    获取指定进程的进程组ID

pid_t getpgid(pid_t pid);  成功：0；失败：-1，设置errno

    如果pid = 0，那么该函数作用和getpgrp一样。

    练习：查看进程对应的进程组ID 

    3）setpgid函数

    改变进程默认所属的进程组。通常可用来加入一个现有的进程组或创建一个新进程组。

int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid); 成功：0；失败：-1，设置errno

    将参1对应的进程，加入参2对应的进程组中。

    注意：

          1. 如改变子进程为新的组，应fork后，exec前。

          2. 权级问题。非root进程只能改变自己创建的子进程，或有权限操作的进程

    练习：修改子进程的进程组ID 

3. 会话

    1）创建会话

    创建一个会话需要注意以下6点注意事项：

    a. 调用进程不能是进程组组长，该进程变成新会话首进程(session header)  
    b. 该进程成为一个新进程组的组长进程。
    c. 需有root权限(ubuntu不需要)
    d. 新会话丢弃原有的控制终端，该会话没有控制终端
    e. 该调用进程是组长进程，则出错返回
    f.  建立新会话时，先调用fork, 父进程终止，子进程调用setsid

    2）getsid函数

    获取进程所属的会话ID

pid_t getsid(pid_t pid); 成功：返回调用进程的会话ID；失败：-1，设置errno

   pid为0表示察看当前进程session ID

   ps ajx命令查看系统中的进程。参数a表示不仅列当前用户的进程，也列出所有其他用户的进程，参数x表示不仅列有控制终端的进程，也列出所有无控制终端的进程，参数j表示列出与作业控制相关的信息。

    组长进程不能成为新会话首进程，新会话首进程必定会成为组长进程。

    3）setsid函数
    创建一个会话，并以自己的ID设置进程组ID，同时也是新会话的ID。

pid_t setsid(void);  成功：返回调用进程的会话ID；失败：-1，设置errno

    调用了setsid函数的进程，既是新的会长，也是新的组长。

    练习：fork一个子进程，并使其创建一个新会话。查看进程组ID、会话ID前后变化 。

    总结：   

    会话：进程组的更高一级，多个进程对应一个会话。
    进程组：多个进程在同一个组，第一个进程默认是进程组的组长。
    创建会话的时候，组长不可以创建，必须是组员创建。
    创建会话的步骤：创建子进程，父进程去死，子进程自当会长。

4. 守护进程

    Daemon(精灵)进程，是Linux中的后台服务进程，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。

Linux后台的一些系统服务进程，没有控制终端，不能直接和用户交互。不受用户登录、注销的影响，一直在运行着，他们都是守护进程。如：预读入缓输出机制的实现；ftp服务器；nfs服务器等。

    创建守护进程，最关键的一步是调用setsid函数创建一个新的Session，并成为Session Leader。

    创建守护进程模型：

    1）创建子进程，父进程退出

         所有工作在子进程中进行形式上脱离了控制终端

    2）在子进程中创建新会话

          setsid()函数

          使子进程完全独立出来，脱离控制

    3）改变当前目录为根目录

          chdir()函数

          防止占用可卸载的文件系统

          也可以换成其它路径

    4）重设文件权限掩码

          umask()函数

          防止继承的文件创建屏蔽字拒绝某些权限

          增加守护进程灵活性

    5）关闭文件描述符

         继承的打开文件不会用到，浪费系统资源，无法卸载

         开始执行守护进程核心工作

         守护进程退出处理程序模型
总结：

     守护进程的步骤：
     a. 创建子进程fork
     b. 父进程退出
     c. 子进程当会长 setid
     d. 切换工作目录 $HOME
     e. 设置掩码 umask
     f. 关闭文件描述符 0， 1， 2，为了避免浪费资源
     g. 执行核心逻辑
     h. 退出

    练习：创建一个守护进程：每分钟在$HOME/log/创建一个文件 程序名.时间戳？

创建守护进程示例

1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <sys/types.h>
 4 #include <sys/stat.h>
 5 #include <fcntl.h>
 6 #include <string.h>
 7 #include <stdlib.h>
 8 #include <signal.h>
 9 #include <sys/time.h>
10 #include <time.h>
11 
12 #define _FILE_NAME_FORMAT_ "%s/log/mydaemon.%ld" //定义文件格式化
13 
14 void touchfile(int num)
15 {
16     char *HomeDir = getenv("HOME");
17     char strFileName[256] = {0};
18 
19     sprintf(strFileName, _FILE_NAME_FORMAT_, HomeDir, time(NULL));
20     int fd = open(strFileName, O_RDWR|O_CREAT, 0666);
21     if (fd < 0)
22     {
23         perror("open err");
24         exit(1);
25     }
26     close(fd);
27 }
28 
29 int main()
30 {
31     //1. 创建子进程，父进程退出
32     pid_t pid = fork();
33     if (pid > 0)
34     {
35         exit(1);
36     }
37     //2. 当会长
38     setsid();
39     //3. 设置掩码
40     umask(0);
41     //4. 切换目录
42     chdir(getenv("HOME"));
43     //5. 关闭文件描述符
44     //close(0);
45     //close(1);
46     //close(2);
47     //6. 执行核心逻辑
48     struct itimerval myit = {{60, 0}, {1, 0}};
49     setitimer(ITIMER_REAL, &myit, NULL);
50 
51     struct sigaction act;
52     act.sa_flags = 0;
53     sigemptyset(&act.sa_mask);
54     act.sa_handler = touchfile;
55 
56     sigaction(SIGALRM, &act, NULL);
57 
58     while(1)
59     {
60         //每隔一分钟在家目录下创建文件
61         sleep(1);
62     }
63     //7. 退出
64     return 0;
65 }

    扩展了解：
    通过nohup指令也可以达到守护进程创建的效果
    nohup cmd [>> 1.log] &
    nohup指令会让cmd收不到SIGHUP信号

    & 代表后台运行