没有PID文件争用条件的Linux守护

Question

我已经做过几次工作，让一个程序在Linux下作为守护进程运行。

• 在一种情况下，我刚刚使用了daemon()。
• 还有一次，我编写了自己的守护进程代码(基于这样的)，因为我想对STDIN、STDOUT等进行更复杂的重定向。
• 我还使用Busybox start-stop-daemon作为守护进程启动C# Mono程序，并使用-m选项生成PID文件。

问题是，所有这些解决方案在PID文件的创建上都有一个竞争条件，即PID文件是由程序通过后台进程编写的，在前景进程退出后有一些不确定的时间。这是一个问题，例如，在嵌入式Linux中，如果程序是由initscript启动的，然后启动一个监视进程，它通过检查它的PID文件来监视程序的运行。在使用C# Mono的情况下，我曾让监督狗在启动时偶尔重新启动这样的系统，因为在监视狗进程开始监视时，程序的PID文件还没有编写(这可能会在实际场景中发生)。

在没有PID文件争用条件的情况下，程序如何被去守护？也就是说，这样可以保证在前景进程退出时，PID文件被完全创建并用有效的PID值写入。

注意，对于Linux守护进程叉-setsid-叉成语(防止守护进程获得一个控制的tty)来说，这有点困难，因为父进程不能很容易地获得孙辈的PID。

Answer 1

我正在尝试下面的代码。要点是：

• 第一个叉的父级等待到子级退出。
• 第一个叉的子程序执行各种守护进程的设置，然后执行第二个守护进程。第二个叉的父级(它获取其子块的PID )将PID写入PID文件，然后退出。

因此，在编写后台进程PID之前，前台进程是不会退出的。

(注意exit()和_exit()之间的区别。其思想是exit()进行正常关闭，这可以包括C++析构函数或C atexit()函数对PID文件的解锁和删除。但是_exit()跳过了所有这些。这允许后台进程保持PID文件的打开和锁定(例如使用flock())，这允许“单例”守护进程。因此，程序在调用此函数之前，应该打开PID文件并对其进行flock()。如果它是一个C程序，它应该注册一个atexit()函数，它将关闭并删除PID文件。如果它是一个C++程序，它应该使用RAII样式的类来创建PID文件，并在退出时关闭/删除它。)

int daemon_with_pid(int pid_fd)
{
    int         fd;
    pid_t       pid;
    pid_t       pid_wait;
    int         stat;
    int         file_bytes;
    char        pidfile_buffer[32];

    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        perror("daemon fork");
        exit(20);
    }
    if (pid > 0) {
        /* We are the parent.
         * Wait for child to exit. The child will do a second fork,
         * write the PID of the grandchild to the pidfile, then exit.
         * We wait for this to avoid race condition on pidfile writing.
         * I.e. when we exit, pidfile contents are guaranteed valid. */
        for (;;) {
            pid_wait = waitpid(pid, &stat, 0);
            if (pid_wait == -1 && errno == EINTR)
                continue;
            if (WIFSTOPPED(stat) || WIFCONTINUED(stat))
                continue;
            break;
        }
        if (WIFEXITED(stat)) {
            if (WEXITSTATUS(stat) != 0) {
                fprintf(stderr, "Error in child process\n");
                exit(WEXITSTATUS(stat));
            }
            _exit(0);
        }
        _exit(21);
    }

    /* We are the child. Set up for daemon and then do second fork. */
    /* Set current directory to / */
    chdir("/");

    /* Redirect STDIN, STDOUT, STDERR to /dev/null */
    fd = open("/dev/null", O_RDWR);
    if (fd < 0)
        _exit(22);
    stat = dup2(fd, STDIN_FILENO);
    if (stat < 0)
        _exit(23);
    stat = dup2(fd, STDOUT_FILENO);
    if (stat < 0)
        _exit(23);
    stat = dup2(fd, STDERR_FILENO);
    if (stat < 0)
        _exit(23);

    /* Start a new session for the daemon. */
    setsid();

    /* Do a second fork */
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        _exit(24);
    }
    if (pid > 0) {
        /* We are the parent in this second fork; child of the first fork.
         * Write the PID to the pidfile, then exit. */
        if (pid_fd >= 0) {
            file_bytes = snprintf(pidfile_buffer, sizeof(pidfile_buffer), "%d\n", pid);
            if (file_bytes <= 0)
                _exit(25);
            stat = ftruncate(pid_fd, 0);
            if (stat < 0)
                _exit(26);
            stat = lseek(pid_fd, 0, SEEK_SET);
            if (stat < 0)
                _exit(27);
            stat = write(pid_fd, pidfile_buffer, file_bytes);
            if (stat < file_bytes)
                _exit(28);
        }
        _exit(0);

    }
    /* We are the child of the second fork; grandchild of the first fork. */
    return 0;
}

Answer 2

正如您所发现的，管理自己的pid文件的守护进程本质上是动态的。解决方案不是去守护，而是在前台运行流程，然后使用流程管理器来管理它。例如runit、监督d和systemd对“新样式守护进程”的支持。