Daemon Processes

• Introduction
• Daemon conventions
• Client-Server model
• Coding rules
• Error logging
• Single-instance daemon

• daemon 一般會在開啟時就啟動，直到關機才終止
• daemon 沒有 controlling terminal，在 background 執行
• 可以使用 ps ajx 查看，有 [ ] 包圍的是 kernel process

• 如果 daemon 有使用 lock file,通常會存放在 /var/run/xxx.pid
• 如果 daemon 支援 configuration options，則他的設定檔通常放在 /etc 底下
• daemon 也可以在 command line 啟動，但通常在開機時就會被 etc/rc* or /etc/init.d/* 執行
• 如果 daemon 有設定檔，通常 daemon 只會在開始執行時讀取一次，有些 daemon 則會抓取 SIGHUP signal，並重新讀取 config

• 一般 daemon process 會用在 server 上
• server daemon 會等待 client 連線
• server 和 client 間的 communication channel 可以是 one- way 也可以是 two-way

• 使用 umask 設置 daemon 若建立檔案時所要求的正確權限
• 呼叫 fork 然後 exit，一來不會 block shell，二來不會成為 process leader，如此才能成為 session leader
• 呼叫 setsid，如此如此能成為一個新的 session leader 和 process leader，且沒有 controlling terminal
• 改變 current working directory
• 關閉不使用的 file descriptors，並將 file descriptors 0,1,2 重導到 /dev/null，忽略 stdin,stdout,stderr 對 daemon 的影響
• 設定 logfile 或 system log 處理 daemon output

#include "apue.h"
#include <syslog.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/resource.h>
 
void
daemonize(const char *cmd)
{
    int i, fd0, fd1, fd2;
    pid_t pid;
    struct rlimit rl;
    struct sigaction sa;
 
    /*
     * Clear file creation mask.
     */
    umask(0);
 
    /*
     * Get maximum number of file descriptors.
     */
    if (getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)
        err_quit("%s: can't get file limit", cmd);
 
    /*
     * Become a session leader to lose controlling TTY.
     */
    if ((pid = fork()) < 0)
        err_quit("%s: can't fork", cmd);
    else if (pid != 0) /* parent */
        exit(0);
    setsid();
 
    /*
     * Ensure future opens won't allocate controlling TTYs.
     */
    sa.sa_handler = SIG_IGN;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    if (sigaction(SIGHUP, &sa, NULL) < 0)
        err_quit("%s: can't ignore SIGHUP", cmd);
    if ((pid = fork()) < 0)
        err_quit("%s: can't fork", cmd);
    else if (pid != 0) /* parent */
        exit(0);
 
    /*
     * Change the current working directory to the root so
     * we won't prevent file systems from being unmounted.
     */
    if (chdir("/") < 0)
        err_quit("%s: can't change directory to /", cmd);
 
    /*
     * Close all open file descriptors.
     */
    if (rl.rlim_max == RLIM_INFINITY)
        rl.rlim_max = 1024;
    for (i = 0; i < rl.rlim_max; i++)
        close(i);
 
    /*
     * Attach file descriptors 0, 1, and 2 to /dev/null.
     */
    fd0 = open("/dev/null", O_RDWR);
    fd1 = dup(0);
    fd2 = dup(0);
 
    /*
     * Initialize the log file.
     */
    openlog(cmd, LOG_CONS, LOG_DAEMON);
    if (fd0 != 0 || fd1 != 1 || fd2 != 2) {
        syslog(LOG_ERR, "unexpected file descriptors %d %d %d",
          fd0, fd1, fd2);
        exit(1);
    }
}

• 因為 daemon 沒有controlling terminal，因此無法寫 error message 到 stdout
• daemon 不該輸出訊息到 console
• 系統管理者會更偏好有中央通一管理所有 daemon 的 log
• BSD 有 syslog，而 Linux 則有 rsyslogd(reliable and extended syslogd)

#include <syslog.h>
 
void openlog(const char *ident, int option, int facility);
void syslog(int priority, const char *format, ...);
void closelog(void);
int setlogmask(int maskpri);
 
/* Returns: previous log priority mask value */

• call openlog 是可選用而非必需，在第一次呼叫 syslog 時 openlog 會自動被呼叫
• call closelog 也是可選用的，他僅僅簡單關閉 file descriptor
• openlog option 有一些處理 syslog 的選項可用
  • LOG_CONS
  • LOG_NDELAY
  • LOG_NOWAIT
  • LOG_ODELAY
  • LOG_PERROR
  • LOG_PID
• facility 則可指定一些 log 的來源
  • LOG_AUTH
  • LOG_AUTHPRIV
  • LOG_CRON
  • LOG_DAEMON
  • LOG_FTP
  • LOG_KERN
  • LOG_LPR
  • LOG_MAIL
  • LOG_NEWS
  • LOG_SYSLOG
  • LOG_USER
  • LOG_UUCP
  • LOG_LOCAL0 ~ LOG_LOCAL7
• syslog 的 priority 則可指定紀錄 log 的等級，以下由高到低排列
  • LOG_EMERG
  • LOG_ALERT
  • LOG_CRIT
  • LOG_ERR
  • LOG_WARNING
  • LOG_NOTICE
  • LOG_INFO
  • LOG_DEBUG

Example:

openlog("lpd", LOG_PID, LOG_LPR);
syslog(LOG_ERR, "open error for %s: %m", filename);

• %m 用來印出 errno 對應的 error string

• 有些 daemon 會設計成一次只允許一隻 process 執行，這時候一般會使用到 lockfile，這部分在 Advanced I/O 會有更詳細的說明

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <syslog.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
 
#define LOCKFILE "/var/run/daemon.pid"
#define LOCKMODE (S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IROTH)
 
extern int lockfile(int);
 
int
already_running(void)
{
    int     fd;
    char    buf[16];
 
    fd = open(LOCKFILE, O_RDWR|O_CREAT, LOCKMODE);
    if (fd < 0) {
        syslog(LOG_ERR, "can't open %s: %s", LOCKFILE, strerror(errno));
        exit(1);
    }
    if (lockfile(fd) < 0) {
        if (errno == EACCES || errno == EAGAIN) {
            close(fd);
            return(1);
        }
        syslog(LOG_ERR, "can't lock %s: %s", LOCKFILE, strerror(errno));
        exit(1);
    }
    ftruncate(fd, 0);
    sprintf(buf, "%ld", (long)getpid());
    write(fd, buf, strlen(buf)+1);
    return(0);
}