Linux编写守护进程，如何实现开机自启与日志记录？

Linux编写守护进程是后台服务开发的重要技能，守护进程（Daemon）是运行在后台且独立于终端的进程，通常用于系统服务或长期运行的任务，本文将详细介绍Linux守护进程的编写方法、关键步骤及注意事项。

守护进程的基本特性

守护进程具有以下核心特性：

1. 脱离终端控制：进程与终端分离，避免用户退出时进程终止。
2. 后台运行：默认不占用前台终端，通过fork()实现后台化。
3. 独立会话：创建新的会话和进程组，确保进程不受父进程影响。
4. 文件描述符处理：关闭或重定向标准输入/输出/错误文件描述符，避免意外交互。

编写守护进程的关键步骤

创建子进程并终止父进程

通过fork()创建子进程，父进程退出，使子进程由init进程接管（或成为孤儿进程），实现后台运行。

pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
    perror("fork failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pid > 0) {
    exit(EXIT_SUCCESS); // 父进程退出
}

创建新会话

调用setsid()创建新会话，使进程成为会话组长，脱离终端控制。

if (setsid() < 0) {
    perror("setsid failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

设置文件创建权限

调用umask(0)确保新创建的文件具有默认权限。

umask(0);

重定向文件描述符

关闭标准输入/输出/错误文件描述符，并重定向到/dev/null，避免意外读写。

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    close(STDIN_FILENO + i);
}
open("/dev/null", O_RDWR); // 标准输入
dup(0); // 标准输出
dup(0); // 标准错误

更改工作目录

调用chdir("/")将工作目录更改为根目录，避免因卸载设备导致目录失效。

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

处理信号

忽略或捕获关键信号（如SIGCHLD、SIGHUP），防止意外终止。

signal(SIGCHLD, SIG_IGN); // 忽略子进程退出信号
signal(SIGHUP, SIG_IGN);  // 忽略挂起信号

完整代码示例

以下是一个简单的C语言守护进程示例，每5秒打印一次日志：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
void daemonize() {
    pid_t pid;
    // 1. 创建子进程
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        perror("fork failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (pid > 0) {
        exit(EXIT_SUCCESS); // 父进程退出
    }
    // 2. 创建新会话
    if (setsid() < 0) {
        perror("setsid failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 3. 设置文件权限
    umask(0);
    // 4. 重定向文件描述符
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        close(STDIN_FILENO + i);
    }
    open("/dev/null", O_RDWR);
    dup(0);
    dup(0);
    // 5. 更改工作目录
    if (chdir("/") < 0) {
        perror("chdir failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 6. 忽略信号
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    signal(SIGHUP, SIG_IGN);
}
int main() {
    daemonize();
    while (1) {
        sleep(5);
        FILE *fp = fopen("/var/log/daemon.log", "a");
        if (fp) {
            fprintf(fp, "Daemon is running at %ld\n", time(NULL));
            fclose(fp);
        }
    }
    return 0;
}

守护进程的调试与管理

编译与运行

使用gcc -o mydaemon mydaemon.c编译，通过./mydaemon启动。

检查进程状态

使用ps -ef | grep mydaemon查看进程是否运行。

日志管理

建议将日志写入文件（如/var/log/），避免直接输出到终端。

常见问题与解决方案

高级技巧

1. PID文件：将进程ID写入/var/run/下的文件，便于管理。
2. 系统服务：通过systemd或init.d将守护进程注册为系统服务。
3. 资源限制：使用setrlimit()限制进程资源占用。

编写守护进程需兼顾稳定性和安全性，合理处理信号、文件描述符和资源管理，确保服务长期可靠运行，通过上述步骤和示例,开发者可以快速构建符合Linux规范的守护进程。