守护进程编程、GDB调试以及外网连接树莓派

一、什么是守护进程以及如何创建守护进程

1. 什么是守护进程？

守护进程（Daemon Process）是一种特殊的后台进程，它独立于控制终端，并且周期性地执行某种任务或者等待处理特定事件。守护进程通常在系统启动时开始运行，直到系统关闭才结束，它们为系统提供各种服务，例如 Web 服务器、邮件服务器、日志记录等

2. 如何创建守护进程？

编程实现守护进程的主要过程：

1. 创建子进程并终止父进程：通过 fork() 创建子进程，父进程退出，子进程继续运行。
2. 创建新的会话：调用 setsid() 创建新的会话，使进程成为会话领导者，从而脱离原来的终端。
3. 改变工作目录：通常将工作目录更改为根目录 /，避免因原工作目录被卸载而导致的进程终止。
4. 重设文件权限掩码：调用 umask(0) 设置适当的文件权限掩码，确保守护进程创建的文件具有正确的权限。
5. 关闭文件描述符：关闭所有不需要的文件描述符，避免资源泄漏。
6. 重定向标准输入、输出和错误：将标准输入、输出和错误重定向到 /dev/null 或日志文件。
7. 进入主循环：守护进程进入主循环，周期性地执行任务。

创建一个守护进程的三种方法：
由于阿里云服务器暂时无法登录，所以下面只展示在树莓派上的操作。

1. 使用 nohup 命令
   在阿里云服务器或树莓派上，可以使用以下命令创建守护进程：

nohup ./your_program > output.log 2>&1 &

nohup 使程序忽略 SIGHUP 信号，即使终端关闭，程序也会继续运行。
“>” 将标准输出重定向到 output.log 文件。
2>&1 将标准错误也重定向到标准输出。
& 将程序放到后台运行。

2. 使用 fork() 函数
   以下是一个使用 fork() 函数创建守护进程的 C 程序示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>void daemonize() {pid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork");exit(EXIT_FAILURE);}if (pid > 0) {exit(EXIT_SUCCESS); // 父进程退出}// 创建新会话if (setsid() < 0) {perror("setsid");exit(EXIT_FAILURE);}// 改变工作目录if (chdir("/") < 0) {perror("chdir");exit(EXIT_FAILURE);}// 设置文件权限掩码umask(0);// 再次创建子进程并退出父进程pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork");exit(EXIT_FAILURE);}if (pid > 0) {exit(EXIT_SUCCESS); // 父进程退出}// 关闭文件描述符close(STDIN_FILENO);close(STDOUT_FILENO);close(STDERR_FILENO);
}int main() {daemonize();while (1) {sleep(1); // 守护进程的主循环}return 0;
}

在阿里云服务器或树莓派上，编译并运行该程序：

gcc -o daemon_fork daemon_fork.c
./daemon_fork

3. 使用 daemon() 函数
   以下是一个使用 daemon() 函数创建守护进程的 C 程序示例：

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>int main() {if (daemon(0, 0) == -1) {perror("daemon");return EXIT_FAILURE;}while (1) {sleep(1); // 守护进程的主循环}return 0;
}

在阿里云服务器或树莓派上，编译并运行该程序：

gcc -o daemon_daemon daemon_daemon.c
./daemon_daemon

二、什么是GDB调试以及如何用GDB命令调试C程序

1. 什么是GDB？

GDB 全称“GNU symbolic debugger”，从名称上不难看出，它诞生于 GNU 计划（同时诞生的还有 GCC、Emacs 等），是 Linux 下常用的程序调试器。发展至今，GDB 已经迭代了诸多个版本，当下的 GDB 支持调试多种编程语言编写的程序，包括 C、C++、Go、Objective-C、OpenCL、Ada 等。实际场景中，GDB 更常用来调试 C 和 C++ 程序。
总的来说，借助 GDB 调试器可以实现以下几个功能：
程序启动时，可以按照我们自定义的要求运行程序，例如设置参数和环境变量；
可使被调试程序在指定代码处暂停运行，并查看当前程序的运行状态（例如当前变量的值，函数的执行结果等），即支持断点调试；
程序执行过程中，可以改变某个变量的值，还可以改变代码的执行顺序，从而尝试修改程序中出现的逻辑错误。

2. 如何用GDB命令调试C程序？

1. 安装 GDB
在阿里云服务器或树莓派上，可以通过以下命令安装 GDB：

sudo apt-get update
sudo apt-get install gdb

安装完成后，可以通过运行 gdb --version 来验证是否安装成功

2. 编写和编译 C 程序
设计一个简单的 C 程序 example.c：

#include <stdio.h>
int main() {int a = 5;int b = 10;int c = a + b;printf("The result is: %d\n", c);return 0;
}

为了能够使用 GDB 进行调试，需要在编译时加入 -g 选项，这样编译器会在生成的可执行文件中包含调试信息：

gcc -g -o example example.c

这将生成一个名为 example 的可执行文件

3. 使用 GDB 进行调试
有了带调试信息的可执行文件后，就可以使用 GDB 进行调试了。
启动 GDB
在终端中运行以下命令启动 GDB，并加载可执行文件：

gdb example

设置断点
在调试过程中，设置断点是非常重要的步骤。断点可以让程序在执行到某一行时暂停，方便查看和修改变量值。在 GDB 中，可以使用 break 命令设置断点，例如：

break main

这将设置一个断点在 main 函数的入口处。也可以在特定的行号或函数处设置断点，例如：

break example.c:10

运行程序
设置好断点后，可以使用 run 命令运行程序：

run

程序会在遇到断点时暂停，此时可以查看和修改变量的值
查看和修改变量
在程序暂停时，可以使用 print 命令查看变量的值，例如：

print a

如果需要修改变量的值，可以使用 set 命令，例如：

set var a = 20

继续执行程序
在查看和修改变量后，可以使用 continue 命令继续执行程序：

continue

三、外网访问树莓派

1. 打开端口的防火墙

sudo ufw allow 9623

将9623设为反向代理的端口

2. 设置SSH配置文件

GatewayPorts yes

然后重启 SSH 服务：

sudo systemctl restart ssh

3. 通过putty程序ssh连接树莓派
   
4. 登录树莓派后设置SSH反向代理

ssh -p 22 -qngfNTR [端口号]:localhost:22 [用户名]@[IP]

5. 在阿里云服务器上查看监听端口

ss -ntl

有红框中的端口就说明服务器和树莓派成功连接

6. 其他用户通过ssh命令连接到树莓派

ssh -p [你绑定的端口号] [树莓派用户]@云服务器地址

可以看见其他用户也能连接到树莓派上了