nohup、&、setsid、fork和fg、bg究竟有啥区别？
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1. 名词解释
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名词（中文） |
名词（英文） |
解释 |
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会话 |
Session |
每打开一次终端（本地或远程）登录Linux，都会生成一个新的会话；除此之外，程序中也可以调用函数setsid创建一个新的会话；脚本也可以调用命令setsid创建一个新的会话。新建的会话无控制终端。 |
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会话ID |
SessionID |
用来标识一个会话，同一时刻不同会话的ID不会相同，是一个int类型的整数值。 |
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用户 |
User |
指能登录Linux的用户帐号 |
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用户ID |
UserID |
用来唯一标识一个用户 |
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伪终端或叫虚拟终端 |
pty （Pseudo Terminal） |
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控制终端 |
tty （Teletypewriter或Teletype） |
字符型设备 |
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pts （pseudo-terminal slave） |
pty的实现方法，分两端：一端叫master，另一端叫slave。可打开的最多pts数为/proc/sys/kernel/pty/max，当前已打开的pts数为/proc/sys/kernel/pty/nr。 |
2. 什么是守护进程？
在后台运行的进程不一定是守护进程！一个进程要成为守护进程，必须做到以下两点：
1) 在后台运行
2) 脱离了终端
2.1. 后台运行
要使一个进程在后台运行，代码中可以通过fork子进程来实现，而命令行或脚本中可以通过使用“&”来实现。
fork之后，子进程会继承父进程的SessionID，调用execve()后的进程的SessionID不会改变。
2.2. 解释关系
子进程从父进程继承了：SessionID、进程组ID和打开的终端。子进程如果要脱离这些，代码中可通过调用setsid来实现。，而命令行或脚本中可以通过使用命令setsid来运行程序实现。setsid帮助一个进程脱离从父进程继承而来的已打开的终端、隶属进程组和隶属的会话。
需要注意，代码中调用setsid是有条件的：即调用进程自己不能是进程组长。因此，调用setsid之前需要先fork，然后由产生的子进程调用setsid。
3. 以“&”方式运行有何问题？
以“&”方式可以将一个前台进程以后台方式运行，但是如果它是一个终端的job，则如果向终端收到SIGHUP信号，终端也会向它的所有job发送SIGHUP，这样以“&”方式运行的进程则会因为收到SIGHUP则退出。
当用户注销（logout）或者网络断开时，终端会收到 SIGHUP（hangup）信号从而关闭其所有子进程。
早期的Unix，终端通过Modem和系统通讯，当用户注销（logout）时，Modem就会挂断（hangup）电话；当Modem断开时，会给终端发SIGHUP来通知终端关闭所有子进程。
4. fork
fork只是使得进程可以以后台方式运行，但不能使进程完全独立，因为fork出来的进程仍然继承了父进程已打开的终端、会话和进程组。
5. setsid&setuid
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setsid命令或函数 |
setuid函数（相对应的命令为chmod） |
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1) 创建一个会话 2) 调用进程将成为会话的组长 3) 调用进程将成为进程组的组长 4) 调用进程将脱离控制终端（tty） 5) 会话ID和进程组ID都和调用进程的PID相同 |
1) 设置调用进程的真实用户ID、有效用户ID和保存用户ID |
按下“ctrl+z”会触发SIGTSTP，注意不是SIGSTOP，这两个信号的区别是前者可以捕获，而后者不可以。进程收到这两个信号后，都进入STOP状态，使用ps aux看到的状态值为“T”，可以通过发送信号SIGCONT重新回到运行状态。
5.1. setuid应用场景
1) 以root启动，但以其它用户身份运行，常见于Webserver，因为需要监听80端口，不得不以root启动，但root权限过大，因此运行经常会从root切换到nobody等用户；
2) 开发中经常需要让非root用户能够去gdb一些root启动的进程，这个时候只开放gdb等少数一些命令给非root用户。
5.2. 案例
使用ls命令查看下passwd：
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~> ls -l /usr/bin/passwd -rwsr-xr-x 1 root shadow 73300 2007-05-04 19:30 /usr/bin/passwd ~> ls -l /etc/passwd -rw-r--r-- 1 root root 1138 2015-03-31 17:04 /etc/passwd |
从上可以看到，虽然所有用户对/usr/bin/passwd都有可执行权限，但只有root对/etc/passwd有可修改权限。使用/usr/bin/passwd修改密码时，/usr/bin/passwd会修改/etc/passwd，为何普通用户也可以执行passwd修改密码了？
这里的奥秘就在/usr/bin/passwd的权限属性，不难看到/usr/bin/passwd隶属用户为root，对root的权限为“rws”，这里不是“rwx”而是“s”。
这个“s”表示，当其它用户执行时，用效用户将变成root，因此普通用户才可以修改密码。如果将“s”变成“x”，则普通用户将不能修改密码。
请观察：
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# ls -l /usr/bin/passwd -rwsr-xr-x 1 root shadow 73300 May 4 2007 /usr/bin/passwd # chmod u-s /usr/bin/passwd # ls -l /usr/bin/passwd -rwxr-xr-x 1 root shadow 73300 May 4 2007 /usr/bin/passwd
从上面的变化可以看到：权限“s”退化成了“x”。
> whoami zhangsan > passwd Changing password for zhangsan. Old Password: Old Password: passwd: Authentication failure |
“s”总是要建立在“x”之上，如果要为一个没有“x”权限的文件添加“s”，则小写“s”会变成大写“S”：
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# ls -l abc.log -rw-r--r-- 1 root root 7 2015-04-22 18:34 abc.log # chmod u+s abc.log # ls -l abc.log -rwSr--r-- 1 root root 7 2015-04-22 18:34 abc.log
# ls -l abc -rwxr-xr-x 1 root root 35893 2015-04-23 09:40 abc # chmod u+s abc # ls -l abc -rwsr-xr-x 1 root root 35893 2015-04-23 09:40 abc |
5.3. 用户ID
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真实用户ID |
登录（login）时的用户ID |
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用效用户ID |
运行时产生作用的用户ID，比如对于“passwd”命令，以非root用户运行它，但有效用户ID是root的ID。为弄明白，先查看下passwd的文件权限： # ls -l `which passwd` -rwsr-xr-x 1 root shadow 79336 2007-05-04 19:29 /usr/bin/passwd
不难看出，passwd有“rwx”之外的另一个权限属性“s”。可借助chmod命令为需要的文件添加“s”权限，如：chmod u+s abc.cpp。 |
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保存的用户ID |
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看一小段代码：
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// filename: uid.cpp // g++ -g -o uid uid.cpp #include <stdio.h> #include <unistd.h>
int main() { printf("uid = %d\n", getuid()); printf("effective uid = %d\n", geteuid());
return 0; } |
以root用户编译生成可执行程序uid：
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# g++ -g -o uid uid.cpp # ls -l uid -rwxr-xr-x 1 root root 10498 2015-04-23 10:43 uid |
以用户zhangsan运行uid：
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> ./uid uid = 30038 effective uid = 30038 |
30038为用户zhangsan的用户ID，以及有效用户ID。以root用户为uid增加“s”权限：
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# chmod u+s uid # ls -l uid -rwsr-xr-x 1 root root 10498 2015-04-23 10:43 uid |
再以用户zhangsan运行uid：
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> ./uid uid = 30038 effective uid = 0 |
这个时候，有效用户ID不再是30038了，而是变成了0，0是root的用户ID。zhangsan虽然是普通用户，但已获得了root权限。
5.4. chmod
chmod用来修改文件的权限。如果只修改当前用户对文件的权限，可用：chmod u+xrw，这里的“u”表示当前用户自己，如果改成“g”则表示同组，改成“o”则表示其它用户。 示例：
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为文件abc添加当前用户可执行权限 |
chmod u+x abc |
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为文件abc添加同组用户可读权限 |
chmod g+r abc |
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为文件abc添加其它用户可写权限 |
chmod o+w abc |
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为文件abc添加当前用户可读可写权限 |
chmod u+rw abc |
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为文件abc添加当前用户和同组用户可读可写权限 |
chmod ug+rw abc |
6. fg&bg
看下面一段代码：
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// filename: x.cpp // g++ -g -o x x.cpp #include <stdio.h> #include <unistd.h>
int main() { while (true) { sleep(1); }
return 0; } |
编译生成可执行程序文件x，然后在终端上执行下列操作：
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# jobs jobs无任何输出，表示没有任何作业 # ./x
从上面的代码可以看出，执行x时，终端会卡住。这个时候按“ctrl+z”，也就是发送SIGTTSTP信号给程序x的进程，进程会被stop，并且进入后台方式： [1]+ Stopped ./x
再执行jobs可以看到： # jobs [1]+ Stopped ./x
注意，x的父进程必须是终端进程，否则jobs是看不到的。 接下来，执行命令fg： # fg ./x
会发生x又变成前台进程了，再按“ctrl+z”让它变成后台进程： [1]+ Stopped ./x
执行bg和jobs命令： # bg [1]+ ./x & # jobs [1]+ Running ./x &
这个时候可以看到x变成了一个非stop的，而是running的后台进程。只要x的父进程仍然是终端进程，则仍然可以用命令fg把它调到前台运行。 |
7. abc.cpp
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// filename: abc.cpp // g++ -g -o abc abc.cpp #include <fcntl.h> #include <libgen.h> // basename #include <pty.h> // openpty and forkpty #include <signal.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string> #include <string.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>
// 取得进程程序文件名 static std::string get_process_name(pid_t pid) { char process_path[PATH_MAX]; char proc_path[PATH_MAX];
snprintf(proc_path, sizeof(proc_path), "/proc/%d/exe", pid); readlink(proc_path, process_path, sizeof(process_path)-1); return basename(process_path); }
static void info() { printf("PID: %d\n", getpid()); printf("ParentPID: %d\n", getppid()); printf("ParentName: %s\n", get_process_name(getppid()).c_str()); printf("GroupID: %d\n", getpgrp()); printf("SessionID: %d\n", getsid(getpid())); printf("TerminalName: %s\n", ttyname(STDIN_FILENO)); printf("PseudoTerminalName: %s\n", ptsname(STDIN_FILENO)); printf("\n"); }
static void set_session() { printf("setsid ...\n"); if (-1 == setsid()) { perror("setsid"); } else { printf("SessionID: %d\n", getsid(getpid())); } }
int main() { info();
printf("fork ...\n"); pid_t pid = fork(); if (pid > 0) exit(0); sleep(1);
info(); set_session(); info();
printf("fork ...\n"); pid = fork(); if (pid > 0) exit(0); info();
while (true) { sleep(1); }
return 0; } |
