《APUE》：單實例守護進程的實現

《Unix環境高級編程》這本書附帶了許多短小精美的小程序，我在閱讀此書的時候，將書上的代碼按照自己的理解重寫了一遍（大部分是抄書上的），加深一下自己的理解（純看書太困了，呵呵）。此例子在Ubuntu 10.04上測試通過。

相關鏈接

• 《UNIX環境高級編程》（第二版）apue.h的錯誤 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-04/34662.htm
• Unix環境高級編程 源代碼地址 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-04/34826.htm

程序簡介：這個DEMO是按照UNIX守護進程的編程規則實現的一個單實例的守護程序。

1. //《APUE》程序13－1：初始化一個守護進程
2. //《APUE》程序13－2：保證只運行某個守護進程的一個副本
3. //《APUE》程序14－5：在文件整體加鎖
5. #include <stdio.h>
6. #include <stdlib.h>
7. #include <string.h>
8. #include <unistd.h>
9. #include <fcntl.h>
10. #include <time.h>
11. #include <signal.h>
12. #include <errno.h>
13. #include <sys/resource.h>
14. #include <sys/syslog.h>
15. #include <sys/file.h>
16. #include <sys/stat.h>
18. //創建鎖文件的路徑
19. #define LOCKFILE "/var/run/daemon.pid"
20. //鎖文件的打開模式
21. #define LOCKMODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)
23. //輸出錯誤信息並退出
24. void error_quit(const char *str)
25. {
26. fprintf(stderr, "%s\n", str);
27. exit(1);
28. }
30. //對文件fd加上記錄鎖
31. int lockfile(int fd)
32. {
33. struct flock fl;
34. fl.l_type = F_WRLCK;
35. fl.l_start = 0;
36. fl.l_whence = SEEK_SET;
37. fl.l_len = 0;
38. return fcntl(fd, F_SETLK, &fl);
39. }
41. //若程序已經運行，則返回1，否則返回0
42. int already_running(void)
43. {
44. int fd;
45. char buf[16];
47. //打開放置記錄鎖的文件
48. fd = open(LOCKFILE, O_RDWR|O_CREAT, LOCKMODE);
49. if( fd < 0 )
50. {
51. syslog(LOG_ERR, "can't open %s: %s", LOCKFILE, strerror(errno));
52. exit(1);
53. }
54. //試圖對文件fd加鎖，
55. //如果加鎖失敗的話
56. if( lockfile(fd) < 0 )
57. {
58. //如果是因為權限不夠或資源暫時不可用，則返回1
59. if( EACCES == errno ||
60. EAGAIN == errno )
61. {
62. close(fd);
63. return 1;
64. }
65. //否則，程序出錯，寫入一條錯誤記錄後直接退出
66. syslog(LOG_ERR, "can't lock %s: %s", LOCKFILE, strerror(errno));
67. exit(1);
68. }
70. //先將文件fd清空，然後再向其中寫入當前的進程號
71. ftruncate(fd, 0);
72. sprintf(buf, "%ld", (long)getpid());
73. write(fd, buf, strlen(buf)+1);
74. return 0;
75. }
77. //將一個進程變為守護進程
78. void daemonize(void)
79. {
80. int i, fd0, fd1, fd2;
81. pid_t pid;
82. struct rlimit rl;
83. struct sigaction sa;
85. //見注解1
86. umask(0);
88. //獲取最大的文件描述號
89. int temp;
90. temp = getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl);
91. if( temp < 0 )
92. error_quit("can't get file limit");
94. //見注解2，
95. pid = fork();
96. if( pid < 0 )
97. error_quit("can't fork");
98. else if(pid != 0)
99. exit(0);
101. //見注解3
102. setsid();
103. sa.sa_handler = SIG_IGN;
104. sigemptyset(&sa.sa_mask);
105. sa.sa_flags = 0;
106. temp = sigaction(SIGHUP, &sa, NULL);
107. if( temp < 0 )
108. error_quit("can't ignore SIGHUP");
110. ////確保子進程不會有機會分配到一個控制終端
111. pid = fork();
112. if( pid < 0 )
113. error_quit("can't fork");
114. else if(pid != 0)
115. exit(0);
117. //見注解4
118. temp = chdir("/");
119. if( temp < 0 )
120. error_quit("can't change directoy to /");
122. //見注解5
123. if( rl.rlim_max == RLIM_INFINITY )
124. rl.rlim_max = 1024;
125. for(i=0; i<rl.rlim_max; i++)
126. close(i);
128. //見注解6
129. fd0 = open("/dev/null", O_RDWR);
130. fd1 = dup(0);
131. fd2 = dup(0);
133. if( fd0 != 0 ||
134. fd1 != 1 ||
135. fd2 != 2 )
136. {
137. syslog(LOG_ERR, "unexpected file descriptors %d %d %d",
138. fd0, fd1, fd2);
139. exit(1);
140. }
141. }
143. //該主函數是我原創的，呵呵
144. int main(void)
145. {
146. //打開系統的日志文件
147. openlog("my test log: ", LOG_CONS, LOG_DAEMON);
148. daemonize();
150. //如果程序已經運行，則向記錄文件中寫入一句話，然後退出
151. if( already_running() )
152. {
153. syslog(LOG_ERR, "daemon alread running");
154. closelog();
155. return 1;
156. }
158. //向日志文件寫入程序的開始（當前）時間，
159. //過100秒後，再向記錄文件寫入結束時間，然後結束程序
160. time_t tt = time(0);
161. syslog(LOG_INFO, "the log program start at: %s",
162. asctime(localtime(&tt)) );
163. sleep(100);
164. //pause()
165. tt = time(0);
166. syslog(LOG_INFO, "the log program end at: %s",
167. asctime(localtime(&tt)) );
169. //關閉日志文件
170. //雖然不關也沒事，但為了和openlog配對，還是將它寫上去吧
171. closelog();
172. return 0;
173. }

運行示例（紅色字體的為輸入）：

www.linuxidc.com @ubuntu:~/code$ gcc temp.c -o temp
www.linuxidc.com @ubuntu:~/code$ sudo ./temp
www.linuxidc.com @ubuntu:~/code$ sudo ./temp
www.linuxidc.com @ubuntu:~/code$ ps axj | grep temp
1 2648 2647 2647 ? -1 S 0 0:00 ./temp
2127 2673 2672 2127 pts/0 2672 S+ 1000 0:00 grep --color=auto temp

#兩分鐘後，再打開日志文件，查看一下程序的日志
www.linuxidc.com @ubuntu:~/code$ tail -f /var/log/syslog
Sep 24 07:53:58 ubuntu my test log: : the log program start at: Mon Sep 24 07:53:58 2012
Sep 24 07:54:07 ubuntu my test log: : daemon alread running
Sep 24 07:55:38 ubuntu my test log: : the log program end at: Mon Sep 24 07:55:38 2012

注解：守護進程的編程規則
1：首先要調用umask將文件模式創建屏蔽字設置為0.由繼承得來的文件模式創建屏蔽字可能會拒絕設置某些權限。
2：調用fork，然後使父進程退出（exit）。這樣做實現了兩點：第一，如果該守護進程是作為一條簡單shell命令啟動的，那麼父進程終止使得shell認為這條命令已經執行完畢；第二，子進程繼承了父進程的進程組ID，但具有一個新的進程ID，這就保證了子進程不是一個進程組的組長進程。這是setsid調用必要前���條件。
3：調用setsid以創建一個新會話。執行三個操作，（a）成為新會話的首進程，（b）成為一個新進程的組長進程，（c）沒有控制終端。
4：將當前工作目錄更改為根目錄。進程活動時，其工作目錄所在的文件系統不能卸下。一般需要將工作目錄改變到根目錄。對於需要轉儲核心，寫運行日志的進程將工作目錄改變到特定目錄
5：關閉不再需要的文件描述符。進程從創建它的父進程那裡繼承了打開的文件描述符。如不關閉，將會浪費系統資源，造成進程所在的文件系統無法卸下以及引起無法預料的錯誤。
6：重定向0,1,2到/dev/null，使任何一個試圖讀標准輸入，寫標准輸出和標准出錯的程序庫都不會產生任何效果。