[Linux] 守护进程介绍、服务器的部署、日志文件...
守护进程
ssh
远程连接服务器使用.ssh
服务器的守护进程:有关进程的属性标识符
ps ajx |head -1
可以打印出进程相关的头栏:-
PPID
: 父进程ID -
PID
: 进程ID -
PGID
: 进程组ID什么是进程组?
我们为了做某些操作而创建的一系列进程, 即组成一个进程组.
比如, 我们执行
sleep 1000 | sleep 2000 | sleep 3000 &
创建一个后台进程之后, 再查看进程的信息:可以发现 现在系统中已经存在了3个
sleep
进程, 并且这三个进程具有相同的PGID
. 也就是说, 这三个sleep
是一个进程组的. 并且, 创建一个进程组 其第一个创建的进程就是一个进程组的组长.PGID
即为组长的PID
在此例中, 进程组组长即为
sleep 1000
, 所以PGID
即为其PID
.此时, 使用
jobs
查看当前任务, 就可以看到只有一组进程: -
SID
: 会话ID什么是会话呢? 我们使用终端软件并使用
ssh
连接Linux服务器之后, 就会创建一个会话一个会话, 可以有多个进程组, 必须有且只有一个 前台进程组 和 0个或多个 后台进程组
反过来, 当我们登录Linux服务器时 会创建一系列的进程组, 这些进程组构建成了一个会话.
而, Windows也是一样的, 当我们登录Windows用户 就会由Windows启动左面环境并创建一个会话. 你可以在这个会话中启动任何软件, 并且 一般启动的软件都是属于这个会话的. 而且, 有时候认为Windows很卡了, 可能就会重启或者注销一下. 注销操作其实就是关闭此次的会话, 并关闭当前会话的进程.
那么, 为什么必须有一个前台进程组呢?
要知道, 如果使用的是Windows, 那么系统启动之后就必须先启动一套可以供用户使用操作的桌面环境.
而Linux无桌面环境的话, 启动时 就必须要先启动一个可以供用户使用的命令行解释器, 比如
bash
或者zsh
, 否则整个系统就无法正常使用了.而 会话 就是桌面环境或者命令行解释器构建的.
并且, 一个会话 任何时刻只能存在一个前台进程组
举个例子:
此例中, 使用
sleep 1000 | sleep 2000 | sleep 3000 &
创建的进程的SID
都是5242这里的5242是什么呢?
5242
即为zsh
的PID
, 并且可以看到zsh
自成一族且为自己进程组的组长并且, 其
PID
即为会话ID, 即zsh
即为会话首进程, 本次的会话由zsh
创建, 并成为会话的前台进程组后续, 我们通过命令行解释器 启动进程或者任务, 那么启动的这些进程或任务 也都属于
zsh
这个会话
此时
jobs
:当我们使用
fg 1
, 将其提到前台, 我们再尝试输入命令, 就无法正常执行了:这是因为, 当把
sleep 1000 | sleep 2000 | sleep 3000 &
提到前台, 由于一个会话只能有一个前台进程组(有且只能有一个进程组处于前台), 此时的前台进程组成了它, 而不是zsh
这个命令行解释器.没有了命令行解释器, 就没有办法使用命令
什么是守护进程
fork()
创建的子进程, 一般而言 也都属于这个会话sshd
:如何实现守护进程(服务器部署)
1. setsid()
setsid()
就可以让当前进程创建一个独立的会话, 成为守护进程setsid()
有一个非常重要的执行条件就是 执行进程不能是进程组组长setsid()
, 那么一个进程该如何调用呢?fork()
之后, 再让子进程调用就可以了, 因为此时的子进程是进程组的第二个进程.if(fork() > 0)
exit(0);
setsid();
setsid()
, 也就可以成功设置守护进程, 不过需要注意的是 服务器的功能实现都要让子进程执行.-
忽略
SIGPIPE
信号在使用管道时, 如果读端关闭, 写端会被终止也被关闭. 终止信号就是
SIGPIPE
都是流式通信, TCP服务器也是这样的. 所以 TCP服务器可以设置忽略
SIGPIPE
信号 -
改变进程工作路径
-
关闭
0
、1
、2
文件描述符 或 将其重定向到/dev/null
0
为标准输入,1
为标准输出,2
为标准错误因为, 当一个进程成为守护进程之后 就脱离了终端会话. 与 标准输入、输出、错误 不再有关系了.
所以, 可能会关闭
0
、1
、2
. 但是很少这么做.更多的是将三个文件描述符重定向到
/dev/null
这个文件中. 此文件是Linux中的 数据垃圾桶, 向此文件中写入的内容 都会被丢弃.无论向
/dev/null
输入多少内容, 都会被丢弃大多都会打开
/dev/null
文件, 然后将0
、1
、2
都重定向到打开的文件.
daemonize.hpp
:#pragma once
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
void daemonize() {
int fd = 0;
// 1. 忽略SIGPIPE
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
// 2. 改变工作路径
//chdir(const char *__path);
// 3. 不要成为进程组组长
if (fork() > 0) {
exit(0);
}
// 4. 创建独立会话
setsid();
// 重定向文件描述符0 1 2
if ((fd = open("/dev/null", O_RDWR)) != -1) { // 执行成功fd大概率为3
dup2(fd, STDIN_FILENO);
dup2(fd, STDOUT_FILENO);
dup2(fd, STDERR_FILENO);
// dup2三个标准流之后, fd就没有用了
if (fd > STDERR_FILENO) {
close(fd);
}
}
}
daemonize()
函数将服务器(之前编写的的TCP服务器)设置为守护进程:此服务器的具体实现, 请阅读博主文章:
tcpServer.cc
:#include "util.hpp"
#include "threadPool.hpp"
#include "task.hpp"
#include "daemonize.hpp"
class tcpServer {
public:
tcpServer(uint16_t port, const std::string& ip = "")
: _port(port)
, _ip(ip)
, _listenSock(-1) {}
void init() {
// 先创建套接字文件描述符
// 不过, 与UDP不同的是 TCP是面向字节流的, 所以套接字数据类型 要使用 流式套接字
_listenSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (_listenSock < 0) {
// 套接字文件描述符创建失败
logMessage(FATAL, "socket() faild:: %s : %d", strerror(errno), _listenSock);
exit(SOCKET_ERR); // 创建套接字失败 以 SOCKET_ERR 退出
}
logMessage(DEBUG, "socket create success: %d", _listenSock);
// 套接字创建成功, 就需要将向 sockaddr_in 里填充网络信息
// 并将进程网络信息绑定到主机上
struct sockaddr_in local;
std::memset(&local, 0, sizeof(local));
// 填充网络信息
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(_port);
_ip.empty() ? (local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY)) : (inet_aton(_ip.c_str(), &local.sin_addr));
// 绑定网络信息到主机
if (bind(_listenSock, (const struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) == -1) {
// 绑定失败
logMessage(FATAL, "bind() faild:: %s : %d", strerror(errno), _listenSock);
exit(BIND_ERR);
}
logMessage(DEBUG, "socket bind success : %d", _listenSock);
if (listen(_listenSock, 5) == -1) {
logMessage(FATAL, "listen() faild:: %s : %d", strerror(errno), _listenSock);
exit(LISTEN_ERR);
}
logMessage(DEBUG, "listen success : %d", _listenSock);
// 开始监听之后, 别的主机就可以发送连接请求了.
// 线程池版本
// 服务器初始化时, 要加载线程池
_tP = threadPool<Task>::getInstance();
}
// 服务器初始化完成之后, 就可以启动了
void loop() {
//signal(SIGCHLD, SIG_IGN); // 忽略子进程推出信号, 子进程退出时就会自动回收
// 线程池版本, 在服务器启动时, 也开启线程池
_tP->start();
logMessage(DEBUG, "threadPool start success, thread num: %d", _tP->getThreadNum());
while (true) {
struct sockaddr_in peer; // 输出型参数 接受所连接主机客户端网络信息
socklen_t peerLen = sizeof(peer); // 输入输出型参数
// 使用 accept() 接口, 接受来自其他网络客户端的连接
// 成功会返回一个文件描述符, 失败则返回-1
// 此函数是阻塞式的, 也就是说 在没有连接发送过来之前 进程会处于阻塞状态
int serviceSock = accept(_listenSock, (struct sockaddr*)&peer, &peerLen);
if (serviceSock == -1) {
logMessage(WARINING, "accept() faild:: %s : %d", strerror(errno), serviceSock);
continue;
}
// 走到这里, 就表示连接成功了
// 连接成功之后, 就可以获取到连接客户端的网络信息了:
uint16_t peerPort = ntohs(peer.sin_port);
std::string peerIP = inet_ntoa(peer.sin_addr);
logMessage(DEBUG, "accept success: [%s: %d] | %d ", peerIP.c_str(), peerPort, serviceSock);
// 连接到客户端之后, 就可以执行功能了
// 执行转换功能 小写转大写
// 线程池版本
Task t(serviceSock, peerIP, peerPort, std::bind(&tcpServer::low2upService, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3));
_tP->pushTask(t);
}
}
void low2upService(int sock, const std::string& clientIP, const uint16_t& clientPort) {
assert(sock > 0);
assert(!clientIP.empty());
// 一个用于存储来自客户端信息的数组
char inbuffer[BUFFER_SIZE];
while (true) {
// TCP获取来自客户端的信息的操作就是 read
// 从 服务器与客户端连接 的文件描述符中 读取来自客户端的信息
// 可看作 通过文件描述符 从文件读取内容
ssize_t s = read(sock, inbuffer, sizeof(inbuffer) - 1);
if (s > 0) {
// 大于零 就是读取到数据了
inbuffer[s] = '\0';
// 我们实现一个操作, 如果 客户端传输过来的信息是 quit 这个单词, 就表示客户端请求退出
// 就可以退出 服务循环了
if (strcasecmp(inbuffer, "quit") == 0) { // strcasecmp 忽略大小写比较
logMessage(DEBUG, "Client requests to quit: [%s: %d]", clientIP.c_str(), clientPort);
break;
}
// 走到这里 就可以进行小写转大写了
logMessage(DEBUG, "low2up before: [%s: %d] >> %s", clientIP.c_str(), clientPort, inbuffer);
for (int i = 0; i < s; i++) {
if (isalpha(inbuffer[i]) && islower(inbuffer[i]))
inbuffer[i] = toupper(inbuffer[i]);
}
logMessage(DEBUG, "low2up after: [%s: %d] >> %s", clientIP.c_str(), clientPort, inbuffer);
// 上面做的都是对获取到的信息 进行转换
// 最后需要做的就是 将转换后的信息 再重新回应给客户端
// 而 回应给客户端 则是用 write, 可看做 通过文件描述符像文件写入内容
write(sock, inbuffer, strlen(inbuffer));
}
else if (s == 0) {
// s == 0, 表示什么?
// 在管道通信中 read() 是阻塞式读取的. 此时 返回值为0, 表示管道的写入端关闭
// 而 TCP类似, TCP中 read() 通常也是阻塞时读取的, 此时返回0, 表示客户端关闭
// 所以此时, 该退出了
logMessage(DEBUG, "Client has quited: [%s: %d]", clientIP.c_str(), clientPort);
break;
}
else {
// 到这里 本次 read() 出错
logMessage(DEBUG, "Client [%s: %d] read:: %s", clientIP.c_str(), clientPort, strerror(errno));
break;
}
}
// 走到这里 循环已经退出了, 表示 client 也已经退出了
// 所以 此时需要关闭文件描述符, 因为一个主机上的文件描述符数量是一定的, 达到上限之后 就无法再创建
// 已经无用但没有被归还的文件描述符, 文件描述符泄漏
close(sock);
logMessage(DEBUG, "Service close %d sockFd", sock);
}
private:
uint16_t _port; // 端口号
std::string _ip;
int _listenSock; // 服务器套接字文件描述符
threadPool<Task>* _tP;
};
void Usage(std::string proc) {
std::cerr << "Usage:: \n\t" << proc << " port ip" << std::endl;
std::cerr << "example:: \n\t" << proc << " 8080 127.0.0.1" << std::endl;
}
int main(int argc, char* argv[]) {
if (argc != 3 && argc != 2) {
Usage(argv[0]);
exit(USE_ERR);
}
uint16_t port = atoi(argv[1]);
std::string ip;
if (argc == 3) {
ip = argv[2];
}
daemonize(); // 守护进程
tcpServer svr(port, ip);
svr.init();
svr.loop();
return 0;
}
daemonize()
函数. 然后 再编译代码运行程序:这其实就是将服务器部署好了. 只要不关机, 正常情况下就可以一直向服务器申请连接.
2. daemon
setsid()
设置守护进程daemon()
daemon()
可以一键完成fork()
、setsid()
以及重定向文件描述符的操作3. nohup
nohub
是一个系统命令, 可以设置进程为不挂起状态.优化日志
logMessage.hpp
:#pragma once
#include <cstdio>
#include <ctime>
#include <cstdarg>
#include <cassert>
#include <cstring>
#include <cerrno>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
// 宏定义 四个日志等级
#define DEBUG 0
#define NOTICE 1
#define WARINING 2
#define FATAL 3
#define LOGFILEPATH "serverLog.log"
const char* log_level[] = {"DEBUG", "NOTICE", "WARINING", "FATAL"};
class log {
public:
log()
: _logFd(-1) {}
void enable() {
umask(0);
_logFd = open(LOGFILEPATH, O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
assert(_logFd != -1);
dup2(_logFd, STDOUT_FILENO);
dup2(_logFd, STDERR_FILENO);
}
~log() {
if (_logFd != -1) {
// 将系统缓冲区内容刷入文件
fsync(_logFd);
close(_logFd);
}
}
private:
int _logFd;
};
// 实现一个 可以输出: 日志等级、日志时间、用户、以及相关日志内容的 日志消息打印接口
void logMessage(int level, const char* format, ...) {
// 通过可变参数实现, 传入日志等级, 日志内容格式, 日志内容相关参数
// 确保日志等级正确
assert(level >= DEBUG);
assert(level <= FATAL);
// 获取当前用户名
char* name = getenv("USER");
// 简单的定义log缓冲区
char logInfo[1024];
// 定义一个指向可变参数列表的指针
va_list ap;
// 将 ap 指向可变参数列表中的第一个参数, 即 format 之后的第一个参数
va_start(ap, format);
// 此函数 会通过 ap 遍历可变参数列表, 然后根据 format 字符串指定的格式, 将ap当前指向的参数以字符串的形式 写入到logInfo缓冲区中
vsnprintf(logInfo, sizeof(logInfo) - 1, format, ap);
// ap 使用完之后, 再将 ap置空
va_end(ap); // ap = NULL
// 通过判断日志等级, 来选择是标准输出流还是标准错误流
FILE* out = (level == FATAL) ? stderr : stdout;
// 获取本地时间
time_t tm = time(nullptr);
struct tm* localTm = localtime(&tm);
char* localTmStr = asctime(localTm);
char* nC = strstr(localTmStr, "\n");
if (nC) {
*nC = '\0';
}
fprintf(out, "%s | %s | %s | %s\n",
log_level[level],
localTmStr,
name == nullptr ? "unknow" : name,
logInfo);
// 将C缓冲区的内容 刷入系统
fflush(out);
// 将系统缓冲区的内容 刷入文件
fsync(fileno(out));
}
log
类就可以了:作者: 哈米d1ch 发表日期:2023 年 7 月 17 日