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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（ControllingTerminal），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。
• 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 Ctrl+C 会产生SIGINT信号，Ctrl+\ 会产生SIGQUIT信号。

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。进程组和会话是为支持 shell 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。
• 进行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。

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，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。当用户在控制终端中输入终端字符生成信号后，该信号会被发送到前台进程组中的所有成员。
• 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。

进程组、会话、控制终端之间的关系

例如在终端输入以下两个命令：

find/2>/dev/null|wc-l&sort<longlist|uniq-c

• PID：Process ID，进程 ID 。
• PPID：Parent Process ID，父进程 ID 。
• PGID：Process Group ID，进程组 ID 。
• SID：Session ID，会话 ID 。

进程组、会话操作函数

#include<sys/types.h>#include<unistd.h>pid_tgetpgrp(void);pid_tgetpgid(pid_tpid);intsetpgid(pid_tpid,pid_tpgid);pid_tgetsid(pid_tpid);pid_tsetsid(void);

守护进程

• 守护进程（Daemon Process），也就是通常说的 Daemon 进程（精灵进程），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：
  • 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。
  • 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。

守护进程创建的步骤

前置基础概念

• 会话首进程：调用setsid()创建会话的进程，一个会话仅存在 1 个会话首进程；系统限制：会话首进程不能调用setsid()。
• 进程组、会话属性fork()时会复制，但会话首进程身份不会被子进程继承。
• 控制终端：会话绑定终端，会话首进程拥有终端控制权；守护进程必须脱离终端，避免收到终端挂断信号SIGHUP。

守护进程创建步骤

(1) 执行一个fork()，之后父进程退出，子进程继续执行。

• 操作：
  调用fork()创建子进程，父进程立刻调用exit()退出，仅保留子进程运行。
• 核心目的：
  1. 关键前提：父进程是原会话的会话首进程，fork后子进程仅复制会话 ID，不继承会话首进程身份；父进程退出后，旧会话的会话首进程销毁，子进程只是普通进程组成员，不再是会话首进程，获得调用setsid()的合法资格。
  2. 次要效果：子进程被systemd / init (PID=1)收养，脱离前台终端，终端关闭时不会收到SIGHUP信号中断业务，同时避免终端打印干扰后台服务。

(2) 子进程调用setsid()开启一个新会话。

• 执行后三大变化：
  1. 生成全新会话，子进程成为新会话唯一的会话首进程；
  2. 生成全新进程组，子进程为该进程组组长；
  3. 彻底断开与原有控制终端的绑定，不再受终端操作影响。

(3) 清除进程的 umask 以确保当守护进程创建文件和目录时拥有所需的权限。

(4) 修改进程的当前工作目录，通常会改为根目录（ / ）。

(5) 关闭守护进程从其父进程继承而来的所有打开着的文件描述符。

(6) 在关闭了文件描述符 0、1、2 (标准输入，标准输出，标准错误) 之后，守护进程通常会打开/dev/null并使用dup2()使所有这些描述符指向这个设备。

这里不能简单直接的关闭 0、1、2 文件描述符，如果只是这样万一后续对这三个文件输出数据会产生错误，因此选择将这三个文件的输出内容重定向到/dev/null丢弃输出数据。

(7) 核心业务逻辑。

样例 (每隔2s将当前时间输出到指定文件)

创建 daemon.c 文件

#define_GNU_SOURCE#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<sys/time.h>#include<signal.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>#include<string.h>voidwork(intsignum){time_tti=time(NULL);char*str=ctime(&ti);intfd=open("time.txt",O_CREAT|O_APPEND|O_RDWR,0664);write(fd,str,strlen(str));close(fd);}intmain(){// 1.创建子进程并退出父进程pid_tpid=fork();if(pid>0){exit(0);}// 2.开启新对话intsid=setsid();// 3.清除进程的 umaskumask(0);// 4.修改进程当前工作目录chdir("/home/ubuntu/Linux/lesson29");// 5.关闭、重定向文件输出内容intfd=open("/dev/null",O_RDWR);dup2(fd,STDIN_FILENO);dup2(fd,STDOUT_FILENO);dup2(fd,STDERR_FILENO);// 6.实现业务：每隔2s输出一下系统时间structsigactionact;sigemptyset(&act.sa_mask);act.sa_handler=work;act.sa_flags=0;sigaction(SIGALRM,&act,NULL);structitimervalnew_value;new_value.it_interval.tv_sec=2;new_value.it_interval.tv_usec=0;new_value.it_value.tv_sec=2;new_value.it_value.tv_usec=0;setitimer(ITIMER_REAL,&new_value,NULL);// 循环堵塞while(1){pause();}close(fd);return0;}

运行中的文件内容显示