C++守护进程开发指南（从零开始实现Linux后台服务）

什么是守护进程？

守护进程（Daemon）是脱离终端并在后台持续运行的进程。它启动后不再受用户登录/登出影响，通常由系统初始化脚本或systemd启动。典型的守护进程包括Web服务器（如Apache）、数据库服务（如MySQL）等。

创建守护进程的关键步骤

根据POSIX标准，创建一个规范的守护进程需完成以下操作：

1. 调用 fork() 创建子进程，父进程退出
2. 在子进程中调用 setsid() 创建新会话
3. 再次 fork() 防止进程重新获取控制终端
4. 更改工作目录为根目录（/）
5. 重设文件权限掩码（umask）
6. 关闭所有继承的文件描述符

完整C++守护进程代码示例

下面是一个完整的、可直接编译运行的C++守护进程实现：

#include <iostream>#include <unistd.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>#include <fcntl.h>#include <signal.h>#include <cstring>// 守护进程主函数void daemonize() {    pid_t pid, sid;    // 第一步：fork() 创建子进程    pid = fork();    if (pid < 0) {        exit(EXIT_FAILURE);    }    if (pid > 0) {        // 父进程退出        exit(EXIT_SUCCESS);    }    // 第二步：创建新会话    sid = setsid();    if (sid < 0) {        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 第三步：再次 fork() 防止获得控制终端    pid = fork();    if (pid < 0) {        exit(EXIT_FAILURE);    }    if (pid > 0) {        exit(EXIT_SUCCESS);    }    // 第四步：更改工作目录到根目录    if ((chdir("/")) < 0) {        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 第五步：重设 umask    umask(0);    // 第六步：关闭标准文件描述符    close(STDIN_FILENO);    close(STDOUT_FILENO);    close(STDERR_FILENO);    // 可选：重定向日志到文件    int log_fd = open("/var/log/my_daemon.log",                       O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND,                       0644);    if (log_fd != -1) {        dup2(log_fd, STDOUT_FILENO);        dup2(log_fd, STDERR_FILENO);        close(log_fd);    }}// 信号处理函数（用于优雅退出）volatile sig_atomic_t keep_running = 1;void signal_handler(int sig) {    keep_running = 0;}int main() {    // 注册信号处理器    signal(SIGTERM, signal_handler);    signal(SIGINT, signal_handler);    // 转换为守护进程    daemonize();    // 主循环：这里可以写你的业务逻辑    while (keep_running) {        // 模拟工作：每10秒写入一次日志        std::cout << "[INFO] Daemon is running... PID: "                   << getpid() << std::endl;        sleep(10);    }    std::cout << "[INFO] Daemon shutting down gracefully." << std::endl;    return 0;}

编译与运行

将上述代码保存为 daemon.cpp，然后使用g++编译：

g++ -o my_daemon daemon.cpp

运行守护进程：

./my_daemon

查看进程是否在后台运行：

ps aux | grep my_daemon

停止守护进程（发送SIGTERM信号）：

killall my_daemon

关键知识点解析

• 双重fork：第一次fork使子进程脱离终端，第二次确保进程不会成为会话首进程从而无法重新打开控制终端。
• setsid()：创建新会话并使当前进程成为会话首进程和进程组首进程，同时脱离控制终端。
• 日志重定向：守护进程应将输出重定向到日志文件，而不是标准输出，便于调试和监控。
• 信号处理：通过捕获SIGTERM/SIGINT实现优雅关闭，避免数据丢失。

进阶建议

掌握基础后，你可以进一步学习：

• 使用 systemd 管理你的守护进程（现代Linux发行版推荐方式）
• 添加配置文件支持（如读取 /etc/my_daemon.conf）
• 实现进程锁防止重复启动（通过PID文件）
• 集成更健壮的日志系统（如spdlog库）

通过本教程，你已经掌握了C++ daemon实现的核心技术。无论是开发网络服务还是系统工具，这项系统编程教程中的技能都将为你打下坚实基础。动手试试吧，让自己的程序在后台默默守护系统！