[c][unix]UNIXネットワークプログラミングのお勉強 (2) デーモンの作り方

一晩寝てからデーモンプロセスの作り方を眺めてとても簡単だということに気がついた．自分メモ．

デーモンへの道のり

1. fork()して子プロセス (次郎) を生成．親プロセス (太郎) を終了する
2. 次郎プロセスでsetsid()する
   • 次郎プロセスはセッショングループリーダになる
   • この時点で次郎プロセスは制御端末を持たなくなる
3. 次郎プロセスがfork()して孫プロセス (三郎) 生成．次郎プロセス終了
4. chdir("/")する．
   • shutdown時のumount処理に迷惑をかけないため
5. 標準入力，標準出力，標準エラー出力を閉じる

サンプルコード

比較を行うために3つのプログラムを書いた．

• daemon
  • 全部行う
• nondaemon
  • 2度目のfork()をしない
• nondaemon2
  • setsid()しない

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int
main (int argc, char *argv[])
{

  if (fork() != 0) {
    exit(0);
  }

  /* nondaemon2の場合，ここからデーモンお作法に飛ぶ */
  if (setsid() < 0) {
    fprintf(stderr, "setsid()\n");
    exit(1);
  }

  /* nondaemonの場合，ここからデーモンお作法に飛ぶ */
  if (fork() != 0) {
    exit(0);
  }

  // デーモンお作法
  chdir("/");

  close(0);
  close(1);
  close(2);

  while (1) {
    sleep(100);
  }

  return 0;
}

それぞれがどのような状態であるかをpsコマンドで調べる．

% ps aux | grep daemon
# USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
sleepy_yoshi   13836  0.0  0.0   1608   168 ?        S    14:23   0:00 ./daemon
sleepy_yoshi   13838  0.0  0.0   1608   176 ?        Ss   14:23   0:00 ./nondaemon
sleepy_yoshi   14013  0.0  0.0   1608   172 pts/10   S    14:23   0:00 ./nondaemon2

これを見ると，daemon, nondaemonについては制御端末が?になっており，無事に制御端末から切り離せていることがわかる．また，nondaemonについては，Sの隣に小さなsがついており，セッションリーダーであることがわかる．

nondaemon2は，制御端末の制御下にある親プロセスからfork()された状態なので，まだ制御端末を持っている状態にある．教科書に書かれていることだけれど，setsid()をすると，子プロセスが親プロセスの制御端末から離れ，制御端末を持たなくなる，という動作が確認できた．

さて，ここでひとつ疑問が残る．

セッションリーダーだと困ることはなんだろう？孫プロセスを作る必要ないのでは？

教科書やウェブで調べると，「セッションリーダーでなくなるため，制御端末に関連付けられない」という記述がある．制御端末を持たないプロセスに制御端末を関連付ける操作がわからなかったので，推測の域を出ないけれど，

セッションリーダーだと，コマンドによって制御端末を関連付けることが可能になる

という理由だと勝手に解釈している．けれど制御端末の関連付けが自動的に行われるものでなければ，killコマンドと同様に誰かが恣意的に行われない限り起こらないことなので，そこまでやる必要あるのかなぁ，と思った．

daemon(3)のソースコードを見る

さてさて，glibcにはdaemon(3)という関数が用意されているので勉強の最後にその中身を見ることにした．glibcのソースコードが手元になかったので，FreeBSDのソースコードを眺めてみた．(ソースコード転載になるのでBSDライセンス部分も付けました．)

% cat /usr/src/lib/libc/gen/daemon.c
/*-
 * Copyright (c) 1990, 1993
 *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
 *
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 * modification, are permitted provided that the following conditions
 * are met:
 * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
 *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
 * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
 *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
 *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
 * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
 *    must display the following acknowledgement:
 *      This product includes software developed by the University of
 *      California, Berkeley and its contributors.
 * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
 *    may be used to endorse or promote products derived from this software
 *    without specific prior written permission.
 *
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
 * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
 * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
 * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
 * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
 * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
 * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
 * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
 * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
 * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
 * SUCH DAMAGE.
 */

#if defined(LIBC_SCCS) && !defined(lint)
static char sccsid[] = "@(#)daemon.c    8.1 (Berkeley) 6/4/93";
#endif /* LIBC_SCCS and not lint */
#include <sys/cdefs.h>
__FBSDID("$FreeBSD: src/lib/libc/gen/daemon.c,v 1.6 2003/11/10 22:01:42 ghelmer Exp $");

#include "namespace.h"
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <paths.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include "un-namespace.h"

int
daemon(nochdir, noclose)
        int nochdir, noclose;
{
        struct sigaction osa, sa;
        int fd;
        pid_t newgrp;
        int oerrno;
        int osa_ok;

        /* A SIGHUP may be thrown when the parent exits below. */
        sigemptyset(&sa.sa_mask);
        sa.sa_handler = SIG_IGN;
        sa.sa_flags = 0;
        osa_ok = _sigaction(SIGHUP, &sa, &osa);

        switch (fork()) {
        case -1:
                return (-1);
        case 0:
                break;
        default:
                _exit(0);
        }

        newgrp = setsid();
        oerrno = errno;
        if (osa_ok != -1)
                _sigaction(SIGHUP, &osa, NULL);

        if (newgrp == -1) {
                errno = oerrno;
                return (-1);
        }

        if (!nochdir)
                (void)chdir("/");

        if (!noclose && (fd = _open(_PATH_DEVNULL, O_RDWR, 0)) != -1) {
                (void)_dup2(fd, STDIN_FILENO);
                (void)_dup2(fd, STDOUT_FILENO);
                (void)_dup2(fd, STDERR_FILENO);
                if (fd > 2)
                        (void)_close(fd);
        }
        return (0);
}

これを見るとわかるとおり，孫プロセス (三郎) まで生成せずに，呼び出し元の子プロセス (次郎) をデーモンプロセスとしている！どうやら制御端末から切り離した時点で大体大丈夫らしい．セッションリーダーではいけない理由がわからなかったものの，それでもいいということがわかった．

これで検索エンジンのデーモン化ができる．また色々はまりそうだけれど，インデクスのオンメモリ化と一緒に書いてしまおう．

残った謎

• わざわざ孫プロセスをデーモンとする理由．セッションリーダーをデーモンプロセスとしない理由

参考文献

• PC覚え書き | デーモン化の手順
  • 標準入力，標準出力，標準エラー出力に限らず，考えられる全てのファイルディスクリプタを閉じる操作を推奨している
• PCコマンドの使い方 - Linuxで自宅サーバ構築（新森からの雑記）