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c++如何用systemd开发守护进程 c++ Linux后台服务【教程】

2025-12-30 00:00:00
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systemd兼容守护进程无需手动daemonize，只需编写前台式阻塞程序，响应SIGTERM、保持stdout/stderr开放并重定向至journal。

用 C++ 编写 systemd 兼容的守护进程

systemd 不需要你手动 fork、脱离终端或重定向 stdin/stdout/stderr —— 它会自动管理这些。你只需写一个普通、阻塞式、长期运行的 C++ 程序，按 systemd 的约定行为即可。

关键设计原则：不要自己 daemonize

传统 Unix 守护进程常调用 fork()、setsid()、关闭文件描述符等。在 systemd 下，这不仅多余，还可能引发问题（比如 systemd 无法正确追踪主进程、日志丢失、启动超时失败）。systemd 要求你的服务是“前台式”的：

  • 程序启动后立即进入主循环（如监听 socket、定时检查、处理消息）
  • 不退出，不自行后台化
  • 标准输入保持打开（systemd 可能用于 IPC），但可忽略；stdout/stderr 会自动被重定向到 journal
  • 响应 SIGTERM（systemd 默认停止信号），优雅退出；可选处理 SIGHUP 或 SIGUSR1

最小可行 C++ 示例（带信号处理）

以下是一个符合 systemd 要求的极简服务：

#include 
#include 
#include 
#include 

volatile sig_atomic_t running = 1;
void signal_handler(int sig) {
if (sig == SIGTERM || sig == SIGINT) {
std::cerr << "Received shutdown signal, exiting...\n";
running = 0;
}
}
int main() {
// 注册信号处理器（仅需处理 SIGTERM）
signal(SIGTERM, signal_handler);
signal(SIGINT, signal_handler); // 方便调试时 Ctrl+C
std::cerr << "MyService started, PID: " << getpid() << "\n";

while (running) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    std::cout << "Heartbeat at " << time(nullptr) << "\n";
}

std::cerr << "MyService stopped gracefully.\n";
return 0;
}



编译：
g++ -std=c++17 -o /usr/local/bin/myservice myservice.cpp


编写对应的 systemd service 文件


新建 /etc/systemd/system/myservice.service：
[Unit]
Description=My C++ Background Service
After=network.target
StartLimitIntervalSec=0

[Service]
Type=simple
User=myuser
Group=myuser
WorkingDirectory=/var/lib/myservice
ExecStart=/usr/local/bin/myservice
Restart=on-failure
RestartSec=5
StandardOutput=journal
StandardError=journal
SyslogIdentifier=myservice
可选：限制资源
MemoryLimit=100M
CPUQuota=50%
[Install]
WantedBy=multi-user.target

说明：


    

  • 
Type=simple：默认类型，systemd 认为 ExecStart 启动的进程即主服务进程
    • 

  • 
Restart=on-failure：进程非 0 退出时自动重启（调试阶段建议先设为 no）
    • 

  • 
StandardOutput/StandardError=journal：确保 cout/cerr 输出进 journal（可用 journalctl -u myservice -f 查看）
    • 

  • 无需 RemainAfterExit=yes（那是 for Type=oneshot）
    • 



部署与调试流程


执行以下命令启用并运行服务：
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable myservice.service  # 开机自启
sudo systemctl start myservice.service   # 立即启动
sudo systemctl status myservice.service  # 查看状态和最近日志
journalctl -u myservice -n 50 -f         # 实时跟踪输出

常见问题排查：


    

  • 启动失败？运行 systemctl status myservice 看 “Active” 状态和 “Main PID”，再查 journal 日志
    • 

  • 日志没输出？确认程序用了 std::cout/std::cerr（不是 fprintf 或写文件），且 service 文件中 Standard* 设置正确
    • 

  • 进程被杀但没触发 signal_handler？检查是否用了 Type=forking 却没正确实现，应坚持 Type=simple

    • 



进阶建议


生产环境可进一步增强：


    

  • 用 sd_notify(3) 告知 systemd “就绪”（例如完成 socket 初始化后）：需链接 -lsystemd，调用 sd_notify(0, "READY=1")，并在 service 文件中加 Type=notify 和 NotifyAccess=all

    • 

  • 通过 sd_journal_print() 写结构化日志（比 cout 更易过滤）
    • 

  • 使用 systemd-sysusers 和 systemd-tmpfiles 自动创建用户、目录、权限
    • 

  • 配合 .socket 或 .path unit 实现按需激活（socket activation）
    •
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