nohup、&、setsid、fork和fg、bg究竟有啥区别？

目录

目录 1

1. 名词解释 1

2. 什么是守护进程？ 2

2.1. 后台运行 2

2.2. 解释关系 2

3. 以“&”方式运行有何问题？ 2

4. fork 2

5. setsid&setuid 3

5.1. setuid应用场景 3

5.2. 案例 3

5.3. 用户ID 4

5.4. chmod 5

6. fg&bg 6

7. abc.cpp 7

1. 名词解释

名词（中文）	名词（英文）	解释
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。
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。
用户	User	指能登录Linux的用户帐号
用户ID	UserID	用来唯一标识一个用户
伪终端或叫虚拟终端	pty （Pseudo Terminal）
控制终端	tty （Teletypewriter或Teletype）	字符型设备
	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

setsid命令或函数	setuid函数（相对应的命令为chmod）
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：

~> 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：

# 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”：

# 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

真实用户ID	登录（login）时的用户ID
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。
保存的用户ID

看一小段代码：

// 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：

# 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：

> ./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：

# 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：

> ./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：

为文件abc添加当前用户可执行权限	chmod u+x abc
为文件abc添加同组用户可读权限	chmod g+r abc
为文件abc添加其它用户可写权限	chmod o+w abc
为文件abc添加当前用户可读可写权限	chmod u+rw abc
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：

// 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：

# 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

// 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;

}