Linux의 데몬: 간단한 데몬을 작성하고 사용하는 방법

데몬 프로세스는 Linux 시스템의 특수 프로세스로, 제어 터미널 없이 백그라운드에서 실행되며 일부 시스템 또는 애플리케이션 관련 작업 및 기능을 수행합니다. 데몬의 역할은 예상치 못한 사고나 이상 상황에 대처하기 위해 시스템의 안정성과 효율성을 높이는 것입니다. 임베디드 Linux 장치에서는 데몬 프로세스를 사용하여 시스템의 기본 프로세스를 보호하고 비정상적으로 종료되어 시스템이 완전히 중단되고 사용자 경험이 파괴되는 것을 방지할 수 있습니다. 그런데 Linux의 데몬 프로세스를 정말로 이해하고 있나요? Linux에서 간단한 데몬을 작성하고 사용하는 방법을 알고 있습니까? 이 기사에서는 Linux에서 데몬 프로세스에 대한 관련 지식을 자세히 소개하여 Linux에서 이 강력한 프로세스 유형을 더 잘 사용하고 이해할 수 있도록 합니다.

Linux 장치에 데몬 프로세스를 생성하여 시스템의 메인 프로세스를 보호하고 예상치 못한 사고로 인해 메인 프로세스가 비정상적으로 종료되어 시스템이 응답 없이 완전히 종료되어 사용자 경험을 파괴하는 것을 방지합니다. 그러나 많은 정보를 검토한 결과 대부분의 사람들은 x86 플랫폼에서 데몬 프로세스를 생성하고 구현하는 방법에 대해서만 이야기하고 임베디드 플랫폼에서 데몬 프로세스를 생성하고 구현하는 방법을 소개한 사람은 아무도 없다는 사실을 발견했습니다. 그래서 원리부터 코드까지 모든 것을 탐색하고 전반적으로 이해한 후 몇 가지 아이디어를 직접 생각해 냈습니다. 아래는 간략한 요약과 구성입니다.

1. 기술 원칙

다음은 x86 리눅스 시스템의 데몬 프로세스 소개와 설명에 대해 인터넷에서 발췌한 내용입니다.

데몬은 백그라운드에서 실행되는 특수 프로세스로 제어 터미널과 독립적이며 주기적으로 특정 작업을 수행하거나 특정 이벤트의 처리를 기다립니다.

데몬 프로세스는 특별한 고아 프로세스입니다. 이런 종류의 프로세스가 터미널을 떠나야 하는 이유는 무엇입니까? 단말기와 분리된 이유는 어떤 단말기에서 생성된 정보로 인해 프로세스가 중단되는 것을 방지하기 위함이며, 실행 중 해당 정보는 어떤 단말기에도 표시되지 않습니다. Linux에서는 각 시스템이 사용자와 통신하는 인터페이스를 터미널이라고 부르므로 이 터미널에서 실행을 시작하는 모든 프로세스는 이 터미널을 제어 터미널이라고 합니다. , 해당 프로세스가 자동으로 닫힙니다. 그러나 데몬 프로세스는 이러한 한계를 극복할 수 있습니다. 터미널과 분리되어 백그라운드에서 실행되는 이유는 실행 중인 프로세스 중 정보가 어떤 터미널에도 표시되지 않도록 하기 위함입니다. 생성된 터미널 메시지로 인해 중단되지 않습니다. 실행될 때 실행되기 시작하며 전체 시스템이 종료될 때까지 종료되지 않습니다(물론 해당 데몬 프로세스를 종료하는 것으로 간주할 수 있습니다). 프로세스가 사용자, 중단 또는 기타 변경 사항에 영향을 받지 않도록 하려면 이 프로세스를 데몬 프로세스로 전환해야 합니다.

2. 디자인 단계

x86 플랫폼의 Linux 시스템의 경우 이론적으로 위의 효과를 달성하기 위해 데몬 프로세스에는 엄격한 구현 단계가 있습니다. 즉, 데몬 프로세스는 다른 작업에 방해나 영향을 받지 않고 백그라운드에서 안정적으로 실행될 수 있도록 시작 초기에 시스템 관련 일부 제한 사항을 제거해야 합니다.

다음은 x86 플랫폼에서 데몬을 작성하는 기본 프로세스입니다.

1. 터미널 작동을 제어하는 ​​일부 신호를 차단합니다. 이는 데몬이 실행되기 전에 제어 터미널이 방해를 받아 종료되거나 정지되는 것을 방지하기 위한 것입니다. 보다 자세한 신호 사용법은 "신호 인터럽트 처리"를 참조하십시오.
2. 백그라운드에서 실행됩니다. 이는 제어 터미널이 정지되는 것을 방지하기 위해 데몬 프로세스를 백그라운드에 두는 것입니다. 방법은 프로세스에서 fork()를 호출하여 상위 프로세스를 종료하고 하위 프로세스의 백그라운드에서 데몬이 실행되도록 하는 것입니다.
3. 터미널, 로그인 세션 및 프로세스 그룹의 제어를 분리합니다. 먼저 Linux에서 프로세스와 제어 터미널, 로그인 세션 및 프로세스 그룹 간의 관계를 소개할 필요가 있습니다. 프로세스는 프로세스 그룹에 속하고 프로세스 그룹 번호(GID)는 프로세스 그룹 리더의 프로세스 번호(PID)입니다. . 로그인 세션에는 여러 프로세스 그룹이 포함될 수 있습니다. 이러한 프로세스 그룹은 제어 터미널을 공유합니다. 이 제어 터미널은 일반적으로 프로세스가 생성된 쉘 로그인 터미널입니다. 터미널, 로그인 세션 및 프로세스 그룹 제어는 일반적으로 상위 프로세스에서 상속됩니다. 우리의 목표는 그것들을 제거하고 영향을 받지 않는 것입니다. 따라서 자식 프로세스를 새 세션 리더로 만들려면 setid()를 호출해야 합니다. setid() 호출이 성공한 후 프로세스는 새 세션 그룹 리더와 새 프로세스 그룹 리더가 되며 원래 로그인 세션 및 프로세스 그룹에서 분리됩니다. 제어 단말에 대한 세션 프로세스의 독점성으로 인해 해당 프로세스는 동시에 제어 단말에서 분리됩니다.
4. 프로세스가 제어 터미널을 다시 열지 못하게 합니다. 이제 프로세스는 터미널 없는 세션 리더가 되었지만 제어 터미널을 열기 위해 다시 적용할 수 있습니다. 하위 프로세스를 다시 생성하여 더 이상 세션 리더가 아닌 프로세스로 제어 터미널을 다시 여는 것을 방지할 수 있습니다.
5. 열려 있는 파일 설명자를 닫습니다. 프로세스는 자신을 생성한 상위 프로세스로부터 열린 파일 설명자를 상속합니다. 닫히지 않으면 시스템 리소스가 낭비되고 프로세스가 위치한 파일 시스템을 마운트 해제할 수 없으며 예측할 수 없는 오류가 발생합니다.
6. 현재 작업 디렉터리를 변경합니다. 프로세스가 활성화되어 있는 동안에는 해당 작업 디렉터리를 포함하는 파일 시스템을 마운트 해제할 수 없습니다. 일반적으로 작업 디렉터리를 루트 디렉터리로 변경해야 합니다. 수행해야 하는 코어 덤프의 경우 실행 로그를 작성하는 프로세스는 작업 디렉터리를 /tmp와 같은 특정 디렉터리로 변경합니다.
7. 파일 생성 마스크를 재설정합니다. 프로세스는 파일 생성 마스크를 생성한 상위 프로세스로부터 상속받습니다. 데몬이 생성한 파일의 액세스 권한을 수정할 수 있습니다. 이를 방지하려면 파일 생성 마스크를 지워야 합니다.
8. SIGCHLD 신호를 처리합니다. 일부 프로세스, 특히 서버 프로세스의 경우 요청이 도착할 때 요청을 처리하기 위해 하위 프로세스가 생성되는 경우가 많습니다. 부모 프로세스가 자식 프로세스가 끝날 때까지 기다리지 않으면 자식 프로세스는 좀비 프로세스(좀비)가 되어 시스템 자원을 점유하게 됩니다. 좀비 프로세스에 대한 자세한 내용은 "좀비 프로세스"를 참조하세요. 부모 프로세스가 자식 프로세스가 끝날 때까지 기다리면 부모 프로세스의 부담이 커지고 서버 프로세스의 동시성 성능에 영향을 미치게 됩니다. Linux에서는 SIGCHLD 신호의 작동을 SIG_IGN으로 간단히 설정할 수 있습니다. 이러한 방식으로 커널은 하위 프로세스가 끝날 때까지 좀비 프로세스를 생성하지 않습니다.

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다음은 선배님 블로그에서 가져온 전체 소스코드입니다.

으아악

3.실제 상황

위의 프로세스 로직과 실제 코드에서 볼 수 있듯이 x86 플랫폼의 데몬 프로세스는 실제로 상당히 복잡하고 지루한 초기화 프로세스가 많이 필요합니다. 하지만 임베디드 플랫폼의 경우에는 이런 복잡한 처리 없이 프로세스가 더 단순해 보입니다. 왜냐하면 이 임베디드 시스템에서는 데몬 프로세스가 활성화되어 있기 때문입니다. 목적은 단순히 이 데몬 프로세스를 사용하여 데몬화된 다른 프로세스를 시작한 다음 프로세스가 여전히 정상적으로 실행되고 있는지 정기적으로 모니터링하는 것입니다. 비정상적으로 실행되고 있는 것으로 확인되면 즉시 프로세스를 다시 시작하면 됩니다.

그래서 위의 과정을 단순화하여 다음과 같은 과정을 얻었습니다.

1. 데몬 프로세스에서 모니터링이 필요한 프로세스를 시작합니다.
2. 데몬 프로세스의 실행 상태를 정기적으로 모니터링하려면 데몬 프로세스에 스레드를 생성하세요
3. 데몬 프로세스는 데몬화된 프로세스가 여전히 정상적으로 실행되고 있는지 확인하고, 비정상적으로 실행되고 있음을 발견하면 즉시 프로세스를 다시 시작합니다.

– 4. 실제 소스 코드

다음은 이번 임베디드 시스템 프로젝트에서 디자인한 데몬 프로세스 모듈의 전체 코드입니다.

/******************************************************************************************

******** ** 函数名称: lockfile ** 功能描述: 对文件加锁/解锁 ** 输入参数: lock: 1表示进行加锁处理，

0表示进行解锁处理 ** 输出参数: 无 ** 返回参

数: 无 *************************************************************************************

*************/ int tryto_lockfile(int fd, int lock) { struct flock fl; fl.l_type = (lock =

= 1) ? F_WRLCK : F_UNLCK; fl.l_start = 0; fl.l_whence = SEEK_SET; fl.l_len = 0; return (f

cntl(fd, F_SETLK, &fl)); } /***************************************************************

*********************************** ** 函数名称: get_proc_running_state ** 功能描述: 获取进程

运行状态 ** 输入参数: 无 ** 输出参数: 无 ** 返回参数: 返回-1表示路径错误 ** 返回参数: 返回0表示进程

从未运行过，返回1表示进程曾经运行过但是现在停止运行了，返回2表示进程正在运行

中 ****************************************************************************************

**********/ static int get_proc_running_state(const char* filename) { int fd; if (filename

 == NULL) { /* 文件名为

空 */ return -1; } fd = open(filename, O_RDWR, (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)); i

f (fd 0) { /* 文件不存在，表示进程从未运行

过 */ return 0; } if (tryto_lockfile(fd, 1) == -1) { /* 文件加锁失败，表示进程在运行

中 */ close(fd); return 2; } else { /* 文件加锁成功，表示进程已经消

失 */ tryto_lockfile(fd, 0); /* 此处要注意记得解锁和关闭文

件 */ close(fd); return 1; } } /***********************************************************

*************************************** ** 函数名称: proc_watch ** 功能描述: 检测进程是否有在运

行，没有运行则重新启动之 ** 输入参数: procname: 进程名 ** 输出参数: 无 ** 返回参数: 返回-1表示进程从

未运行过；返回0表示进程当前运行正常； ** 返回参数: 返回其他非零值表示进程不存在且已被重新启动，返回的值

是新的pid值 ***************************************************************************

***********************/ int proc_watch(const char *procname) { int result, state; char fi

lename[100]; result = 0; sprintf(filename, "/var/run/%s.pid", procname); state = get_proc_

running_state(filename); switch (state) { case 0: result = -1; break; case 1: result = sta

rt_proc_by_name(procname); break; case 2: result = 0; break; default: break; } return resu

lt; } /************************************************************************************

************** ** 函数名称: start_proc ** 功能描述: 启动进程开始运行 ** 输入参数: 无 ** 输出参

数: 无 ** 返回参数: 进程的ID号，若启动失败则返回

0 *****************************************************************************************

*********/ int start_proc_by_name(const char* procname) { pid_t pid, child_pid; char filen

ame[100]; sprintf(filename, "%s%s", PROC_FILE_PATH, procname); child_pid = 0; if (access(f

ilename, X_OK | F_OK) != 0) { /* 如果文件存在，并且可执行 */ return 0; } pid = fork(); /* 首

先要fork一个进程出来 */ if (pid 0) { /* 创建进程失

败 */ return 0; } else if (pid == 0) { /* 创建进程成功，此处是子进程的代

码 */ if (execl(filename, procname, (char *)NULL) != -1) { return 1; } else { return 0; } 

} else { /* 创建进程成功，此处是父进程代


******************************************************************* ** 函数名

称: thread_client_hdl ** 功能描述: client进程监视线程 ** 输入参数: 无 ** 输出参数: 无 ** 返回参

数: 无 *************************************************************************************

*************/ static void *thread_client_hdl(void *pdata) { int result; pdata = pdata; sl

eep(10); /* 第一次要进行延

时 */ for (;;) { printf("time to check thread_client...\n"); result = proc_watch(PROC_NAME



_CLIENT); if (result == -1) { printf("thread_client never exist...\n"); } else if (result 

== 0) { printf("thread_client running ok...\n"); } else { printf("thread_client has gone! 

but restarted...\n"); } sleep(10); } return NULL; } /*************************************

************************************************************* ** 函数名称: main ** 功能描

述: 入口主函数 ** 输入参数: 无 ** 输出参数: 无 ** 返回参

数: 无 *************************************************************************************

*************/ int main(int argc, char *argv[]) { int client_para; char *p, *process_name;

 pthread_t thread_client; process_name = argv[0]; /* 获取进程名

称 */ p = process_name + strlen(process_name); while (*p != '/' && p != process_name) { p-

-; } if (*p == '/') { process_name = p + 1; } printf("\"%s\" starting...\n", process_name)

; client_para = 0x01; if (pthread_create(&thread_client, NULL, thread_client_hdl, &client_

para) != 0) { printf("create thread_client failed!\n"); return 1; } if (start_proc_by_name

(PROC_NAME_CLIENT) == 0) { printf("start thread_client failed!\n"); return 1; } for (;;) {

 sleep(60); printf("i am still alive...\n"); } return 0; }

通过本文，你应该对 Linux 下的守护进程有了一个基本的了解，知道了它的定义、特点和用途。你也应该明白了如何在 Linux 下编写和使用简单的守护进程，以及使用守护进程时需要注意的一些问题和技巧。我们建议你在使用 Linux 系统时，使用守护进程来提高系统的稳定性和效率。同时，我们也提醒你在使用守护进程时要注意一些潜在的问题和挑战，如信号处理、日志记录、资源管理等。希望本文能够帮助你更好地使用 Linux 系统，让你在 Linux 下掌握守护进程的编写和使用。

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