linux终端关闭时为什么会导致在其上启动的进程退出？

现象

经常在linux下开发的人应该都有这样的经验，就是在终端上启动的程序，在关闭终端时，这个程序的进程也被一起关闭了。看下面这个程序，为了使进程永远运行，在输出helloworld后，循环调用sleep：

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直接关闭这个终端，在另一个终端上查找该进程，已经找不到了：

这个行为看起来似乎是理所当然的，也符合人的第一感觉：”在终端上启动的程序是属于终端的，所以当关闭终端时，这个终端里的一包裹进程都一起被解决掉了”。但这种说法是不能使一个会思考且充满好奇心的人信服的。

下面我们就从linux进程管理的细节来剖析其根本原因。

终端进程

linux系统是基于进程的，几乎每个命令都可以在相应的目录下找到它们的程序，执行一个命令相当于启动一个或多个程序，终端也不例外，在我centos下面终端对应一个bash程序(不同操作系统终端的bash程序可能不一样)，它位于/usr/bin/下面：

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每当打开一个终端都会启动一个bash进程，我这里启动了两个终端，可以看到有两个bash进程：

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终端进程与启动进程的关系

linux系统里面所有的进程的关系可以看做一个树形结构，系统持续运行，进程的不断启动就是不断fork的过程（fork是linux系统api，作用是复制自己来生成子进程），从系统启动、初始化、登录终端、到执行命令都是生成子进程的过程:

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init进程是所有进程的祖先，它的pid（进程id）为1，ppid（父进程id）也为1，因为它没有父进程，系统内的其他进程都是由它或者它的子进程fork而来。

我们在linux上作业的终端对应了一个bash进程，在其上运行的命令和程序都是bash的子进程，或由bash的子进程衍生。

用hw程序验证一下，可以看到hw进程的父进程正好是bash进程：

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但这并不能解释为什么终端关闭了在上面运行的程序也跟着退出，因为在linux下，进程之间的关系并不像线程那样，当主线程退出时，子线程一起被强制退出。进程之间没有主次的区别，但有父子关系，而父子进程的运行是相对独立的，一方的退出不会导致另一方退出。

进程session-揭开真相

在linux下，一个session是由一组进程组构成的，每个进程组又由多个进程构成。

在一个bash上运行的程序都归属于一个session（除非特别处理），而这个bash就是这个session的leader。每个session又可以关联一个控制终端（Controlling Terminal）。

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图片：

hw进程的ppid=5933，说明父进程为第一个bash，这个bash的父进程为gnome-ternimal进程，gnome-ternimal是centos可视化界面的终端管理进程，每打开一个终端，它都会启动一个bash进程，而用户的命令也是直接由bash进程执行的。
hw程序和第一个bash同属于一个session（sid=5933），这个sid等于bash的pid，所以第一个bash是这个session的leader。
图片中还显示了bash和hw进程拥有共同的终端设备pts/2，它是一种字符设备，不同于上面提到的gnome-ternimal进程。
当控制终端（对应gnome-ternimal）检测到终端设备断（对应pts/2）开连接时，会通知设备的控制进程，即发送SIGHUP信号给session leader（对应bash进程）。
bash进程在收到SIGHUP后，将信号发给session下的所有进程,导致用户启动的进程退出。

下面通过strace命令来验证以上结论:

跟踪hw进程（命令意为跟踪pid为6367的进程上与signal有关的系统调用）:
strace -e trace=signal -p 6367
跟踪bash进程（命令意为跟踪pid为5933的进程上与signal有关的系统调用）:
strace -e trace=signal -p 5933
关闭启动hw程序的终端，观察strace输出.

hwd的strace如下，si_pid=5933说明是5933这个进程发了SIGHUP给它，也就是bash进程：

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bash的strace略微复杂：

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kill(4294960929, SIGHUP)
kill第一个参数是32位有符号整数，转换成int就是-6367，当参数为负时表示发送给这个数绝对值的进程组，即pgrp=6367的所有进程，在上面的图片中可以看到hw进程正好属于该进程组。
kill(5933, SIGHUP)
5933是自己的pid，bash在第一次收到SIGHUP时先把信号发给session内其他进程，然后再次发送SIGHUP命令给自己，将自己杀死，后面的si_pid=5933也证实了这一点。

如何让终端关闭时进程不退出

根据上面的结论，要使终端关闭时进程不退出，有以下几种情况：

用户进程拦截SIGHUP信号。
用户进程和bash进程不在一个session。

下面依次验证这两种情况

拦截SIGHUP

修改hw程序，忽略SIGHUP信号：

signal(SIGHUP, SIG_IGN);

执行hw程序，并查看进程，可以看到hw进程和父进程bash：

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关闭终端，在另一个终端查看进程：

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bash进程已经退出，但hw进程还在，符合预期！！而且hw进程的ppid变成了1，说明hw在父进程bash退出后变成孤儿进程被init进程收养。

新建session&setsid

为了使用户进程和bash不在同一个session，需要调用setsid方法，该方法的作用是新建一个新的session，并使自己成为leader。

// 先fork
int pid = fork();
if(pid > 0){
    // 父进程, 直接退出
    return 1;
}else if(pid == 0){
    // 子进程
    // 创建新的session
    setsid();
    //
    printf("Hello World!\n");
    printf("sleeping...\n");
    while(1){
        sleep(1);
    }
}

调用setsid前先fork，因为若不fork，hw作为进程组的leader，是不允许重建session的，原因留给读者自己思考。

编译并执行hw，查看进程：

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可以看到，相比之前，有几个不同的地方：

程序启动完，返回终端，hw切换到后台运行。
hw进程的父进程不再是bash，而是init进程。
hw没有关联的终端设备（pts/2）。

关闭终端，看到bash已经消失，但对hw进程没有任何影响：

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更简单的方法

setsid命令，用setsid来启动程序，这样就不用修改任何代码也可以做到使启动的进程在新的session中，并且终端关闭时，进程不退出。
setsid ./hw
nohup命令，被nohup启动的程序会忽略SIGHUP信号。
nohup ./hw

其他

命令行中&的作用：

./hw &

&的作用是使程序在后台运行，输入fg命令又可以使程序切换到前台。虽然在后台运行，但并不能保证进程在终端关闭时不退出。

总结

简而言之，终端在关闭时会发送SIGHUP给对应的bash进程，bash进程收到这个信号后首先将它发给session下面的进程，如果你的程序没有对SIGHUP信号做特殊处理，那么进程就会随着终端关闭而退出。