[Linux] 데몬 프로세스 생성 정리

데몬 프로세스 생성 (Daemon)

1. 데몬(Daemon)이란?

백그라운드에서 실행되며 특정 서비스를 제공하는 장기 실행 프로세스 (예: httpd, sshd).

• 제어 터미널(Controlling Terminal)이 없음: 사용자의 입력을 직접 받지 않습니다.
• 부모 프로세스: 과거에는 init(PID 1), 최신 리눅스에서는 systemd가 관리합니다.
• 로그: 표준 입출력이 없으므로 syslog나 journald를 통해 로그를 남깁니다.

---

2. 데몬 생성 방식 비교(SysV vs systemd)

가장 중요한 차이점은 프로그래머가 얼마나 많은 코드를 직접 짜야 하는지에 대한 것 입니다.

비교 항목	고전 방식 (SysV / Old School)	현대 방식 (systemd / New School)
구현 난이도	복잡함 (직접 코딩 필요)	매우 간단 (설정 파일 위임)
프로세스 생성	fork() 2번 (Double Fork)	systemd가 직접 실행 (Type=simple)
터미널 제어	setsid(), close(fd) 직접 호출	systemd가 알아서 처리
로그 처리	파일 open 후 직접 기록	printf만 하면 journald가 수집
관리	PID 파일 직접 생성/삭제	systemd가 PID 추적 및 관리

---

3. 고전적 데몬 생성 (Coding the Hard Way)

1. fork(): 부모를 종료시켜 쉘이 "끝났다"고 착각하게 만듦 (백그라운드 진입).
2. setsid(): 새로운 세션을 만들어 터미널 제어권 박탈 (필수).
3. chdir("/"): 작업 디렉토리를 루트로 이동 (USB 등을 마운트 해제 못 하는 문제 방지).
4. umask(0): 파일 생성 권한 제약을 없앰.
5. close(fd) & dup2: 표준 입출력(0,1,2)을 닫거나 /dev/null로 돌림.

---

3.1 고전적 데몬 예제1

SysV는 Double Fork를 통해 부모와 연결을 끊고, 터미널 제어권을 완전히 박탈합니다.

• classic_daemon.c

이 코드는 Double Fork 기법을 사용하여 터미널 제어권을 완벽하게 제거하고, /dev/null로 표준 입출력을 돌린 뒤, syslog를 통해 로그를 남깁니다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <syslog.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

// 실제 서비스 로직 (5초마다 로그 기록)
void main_service_loop() {
    int count = 0;
    while (1) {
        // 터미널이 없으므로 printf 대신 syslog 사용
        syslog(LOG_INFO, "My Classic Daemon is alive! Count: %d", count++);
        sleep(5);
    }
}

// 데몬화 함수 (핵심)
static void skeleton_daemon() {
    pid_t pid;

    // 1. First Fork: 부모 프로세스 종료 (백그라운드 전환)
    pid = fork();
    if (pid < 0) exit(EXIT_FAILURE);
    if (pid > 0) exit(EXIT_SUCCESS);

    // 2. 새로운 세션 생성 (터미널 제어권 박탈)
    if (setsid() < 0) exit(EXIT_FAILURE);

    // 3. 시그널 처리 (SIGHUP 무시)
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    signal(SIGHUP, SIG_IGN);

    // 4. Second Fork: 세션 리더가 아님을 보장 (터미널 재할당 방지)
    pid = fork();
    if (pid < 0) exit(EXIT_FAILURE);
    if (pid > 0) exit(EXIT_SUCCESS);

    // 5. 파일 모드 마스크 초기화 (권한 문제 방지)
    umask(0);

    // 6. 작업 디렉토리 변경 (마운트된 파일시스템 잠금 방지)
    if (chdir("/") < 0) {
        syslog(LOG_ERR, "Could not change working directory to /");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 7. 표준 입출력 닫기 및 /dev/null 리다이렉션
    // (printf 등이 에러 없이 동작하도록 구멍으로 연결)
    int x;
    for (x = sysconf(_SC_OPEN_MAX); x >= 0; x--) {
        close(x);
    }

    // fd 0, 1, 2를 /dev/null로 연결
    int fd0 = open("/dev/null", O_RDWR); // stdin
    int fd1 = dup(0);                    // stdout
    int fd2 = dup(0);                    // stderr
    
    // syslog 초기화
    openlog("classic_daemon", LOG_PID, LOG_DAEMON);
}

int main() {
    // 데몬 만들기 시작
    skeleton_daemon();

    // 여기까지 오면 완벽한 데몬 상태임
    syslog(LOG_NOTICE, "Daemon started successfully.");
    
    // 실제 서비스 시작
    main_service_loop();

    // 종료 (실제로는 도달하지 않음)
    closelog();
    return EXIT_SUCCESS;
}

---

3-2) 실행 및 확인 방법

① 컴파일

gcc classic_daemon.c -o classic_daemon

② 실행

./classic_daemon
# (아무런 메시지 없이 쉘 프롬프트가 바로 떨어져야 정상)

③ 동작 확인 (PS 확인)

터미널(TTY)이 ?로 표시되어야 하며, PPID가 1(systemd/init)이어야 합니다.

ps -efj | grep classic_daemon
# 출력 예시:
# andrew   12345     1  12344 ?        00:00:00 ./classic_daemon

• TTY = ?: 터미널 없음 (성공).
• PPID = 1: 부모가 init/systemd (성공).

④ 로그 확인 (Syslog)

printf 내용이 화면에 안 나오고 시스템 로그에 기록됩니다.

# Ubuntu/Debian 계열
tail -f /var/log/syslog | grep classic_daemon

# 출력 예시:
# Feb  1 16:30:00 hostname classic_daemon[12345]: Daemon started successfully.
# Feb  1 16:30:00 hostname classic_daemon[12345]: My Classic Daemon is alive! Count: 0
# Feb  1 16:30:05 hostname classic_daemon[12345]: My Classic Daemon is alive! Count: 1

⑤ 종료 방법

데몬은 스스로 죽지 않으므로 kill 명령어로 종료해야 합니다.

killall classic_daemon
# 또는
kill <PID>

---

3-3) 핵심 코드

1. setsid(): 이 호출이 없으면 데몬이 터미널을 붙잡고 있어서, 터미널을 닫으면 데몬도 같이 죽습니다. 필수 과정입니다.
2. /dev/null 리다이렉션: 데몬 내부에서 실수로 printf를 써도 프로그램이 죽지 않도록, 표준 출력을 "블랙홀"로 연결해두는 안전 장치입니다.
3. chdir("/"): 데몬이 /home/user/test 폴더에서 실행된 채로 있으면, 관리자가 /home 파티션을 언마운트 할 수 없게 됩니다. 그래서 루트로 이동시킵니다.

---

4. systemd 기반 데몬 (Configuring the Easy Way)

10.newdaemon.c 처럼 코드가 매우 단순해집니다. fork도, setsid도 필요 없습니다. Unit 파일(.service)이 모든 귀찮은 일을 대신합니다.

핵심 Unit 파일 설정 (.service)

[Service]
ExecStart=/home/pi/bin/10.newdaemon  # 실행할 파일 경로
Type=simple                          # fork 안 하고 바로 실행함 (기본값)
Restart=on-failure                   # 죽으면 자동으로 다시 살려냄 (데몬의 영생)

로깅의 혁신 (journald)

• 바이너리 저장: 텍스트가 아닌 바이너리로 저장되어 검색 속도가 빠르고 위변조가 어렵습니다.
• 자동 수집: 프로그램에서 printf("Hello"); 만 해도 journalctl에 예쁘게 기록됩니다.
• 명령어:
  • journalctl -u [서비스명]: 해당 서비스 로그만 보기.
  • journalctl -f: 실시간 로그 확인 (tail -f 유사).

---

5. 트러블슈팅: "Unit is masked" 에러

masked 상태는 서비스가 "/dev/null"로 링크되어 실행이 원천 봉쇄된 상태입니다.

• sudo systemctl start mydaemon 실패 → Unit is masked.
• 의도적인 차단 혹은 잘못된 심볼릭 링크 때문
• 해결 순서:
  1. 해제 : sudo systemctl unmask [서비스명]
  2. 확인 : /etc/systemd/system/ 아래에 서비스 파일이 진짜 있는지 확인 (ls -l).
  3. 갱신 : sudo systemctl daemon-reload (설정 변경 사항 반영).
  4. 시작 : sudo systemctl start [서비스명]

---

정리

• 새로운 데몬을 개발한다면 systemd 방식(Type=simple)을 권장하는 편이라고 합니다. 코드가 간결해지고, 로그 관리와 프로세스 감시(Watchdog)를 OS에 맡길 수 있어 훨씬 안정적입니다.

• 만약 데몬이 죽었을 때 이메일을 보내거나, 특정 시간(타이머)에만 실행되게 하려면 systemd의 Timer Unit을 확인해보면 좋습니다.