Что такое демоны и службы в программировании

Иногда в разговорах программистов и системных администраторов можно услышать такие фразы: «А ты в курсе, что у тебя демон перестал работать?» или «Слушай, за это вообще другая служба отвечает, надо именно её запускать». Рассказываем, что это значит.

Что такое демоны

Демон (daemon) — это программа в UNIX-системах, которая постоянно работает фоном и выполняет какую-то одну свою задачу. UNIX-системы — это сам Unix, Linux, BSD, Solaris, MacOS и ещё много других. Про Юникс мы расскажем отдельно.

Чаще всего демоны запускаются при старте системы и работают всё время, пока работает компьютер или сервер.

У демонов обычно нет графического интерфейса, а чтобы управлять демонами, используют командную строку, файлы с настройками или специальные программы, которые отправляют демону нужные команды. Более того, демоны проектируются именно так, чтобы сидеть на фоне и не отсвечивать: если вам пришлось настраивать демонов, вы вряд ли будете читать эту статью.

Что такое службы

Службы — это то же самое, что и демоны, только в Windows.

Для управления службами в Windows сделали специальные инструменты — панель управления службами и оснастки. Панель позволяет управлять службами в целом, а оснастки — задавать тонкие настройки процессам в отдельности. Оба этих инструмента помогают смотреть и настраивать службы не через консоль, а с помощью графического интерфейса и окон.

Зачем нужны демоны и службы

Каждая из таких программ отвечает за свой участок работ:

• обрабатывает сетевые запросы;
• следит за запуском других программ по расписанию;
• прослушивает порты;
• синхронизирует файлы на разных дисках;
• следит за памятью и очищает то, что уже не используется.

Получается, что демоны — это как работники в гипермаркете: одни следят за выкладкой, вторые работают на кассе, третьи следят за чистотой, четвёртые разгружают и так далее. У каждого своя специализация и фронт работ.

Агенты загрузки и объекты автозапуска

Часто демонов путают с Launch Agents и Startup Items (на MacOS и Windows соответственно). Это общее название программ, которые запускаются при запуске компьютера и входе в систему. Но, в отличие от демонов, у этих агентов может быть графический интерфейс. Например, если при входе в систему автоматически запускается торрент-клиент или приложение для VPN, то это агенты загрузки. Вы можете ими пользоваться.

А демоны невидимы и просто делают так, чтобы компьютер работал — порты пробрасывались, сокеты открывались, данные туда-сюда ходили, жёсткие диски были видны и т. д. Можно сказать, что агенты загрузки — это ваши полезные привычки; а демоны — это ваши инстинкты.

Уровни доступа и разрешения

В UNIX-системах есть довольно строгое разделение, что можно и нельзя делать на разных уровнях допуска. Например, если ты пользователь без администраторских прав, ты не можешь просто так залезть в папку к другому пользователю компьютера и посмотреть, что там у него лежит. Поэтому если вы зашли в систему со своим логином и паролем и запустили веб-сервер, то он сможет веб-серверить только опираясь на ваши собственные файлы.

Демоны в UNIX-системах обычно запускаются на уровне системных и служебных пользователей, то есть живут над обычными пользователями, которые садятся и вводят свой логин и пароль. Вы ещё не залогинились, а демоны уже шуршат портами.

А вот когда вы вошли, то и ваш скрипт автозапуска при логине может запустить других демонов. Они уже, в свою очередь, запускаются на уровне вашего пользователя, и им в системе можно ровно то, что можно вам.

Антивирусы — это демоны?

У антивирусов может быть глубокая системная часть, которая защищает вашу систему на глубочайшем уровне, и это будет демон. Также у антивируса может быть приложение с интерфейсом — это будет просто приложение. Приложение может общаться с демоном, но если вы выйдете из приложения, демон продолжит работать фоном.

Можно ли сделать собственного демона?

Да, можно. Потом нужно будет поковыряться в конфигах системы, чтобы научить её запускать вашего демона с нужными правами доступа. Но в целом ничто не мешает.

Например, если у вас на предприятии используется ультрасекретная система выключения экрана при отводе глаз, то можно написать демона: он будет через камеру следить за глазами и чуть что — выключать монитор. И это будет работать вне зависимости от того, зашёл пользователь в систему или просто мимо проходил.

Почему такое название?

Слово заимствовано из латинского daemon, а оно, в свою очередь, из древнегреческого. И у тех и у других слово означало любого духа: злого, доброго, главное — сверхъестественного. Программы-демоны ровно так и работают: на фоне и незаметно.

В русский язык слово «демон» пришло из греческого именно в значении «злой дух», а в русский айтишный — из английского. Никакой чертовщины в айтишных демонах не предусмотрено.

Что такое демоны в Linux

Демоны много работают, для того, чтобы вы могли сосредоточится на своем деле. Представьте, что вы пишите статью или книгу. Вы заинтересованны в том, чтобы писать. Удобно, что вам не нужно вручную запускать принтер и сетевые службы, а потом следить за ними весь день для того чтобы убедится, что всё работает нормально.

За это можно благодарить демонов, они делают эту работу за нас. В сегодняшней статье мы рассмотрим что такое демоны в Linux, а также зачем они нужны.

Что такое демоны в понятии Linux

Демон Linux — это программа, у которой есть определённая уникальная цель. Обычно, это служебные программы, которые незаметно работают в фоновом режиме для того чтобы отслеживать состояние и обслуживать определённые подсистемы и гарантировать правильную работу всей операционной системы в целом. Например, демон принтера, отслеживает состояние служб печати, а сетевой демон управляет сетевыми подключениями и следит за их состоянием.

Многие люди, перешедшие в Linux из Windows знают демонов как службы или сервисы. В MacOS термин «Служба» имеет другое значение. Так как MacOS это тоже Unix, в ней испольуются демоны. А службами называются программы, которые находятся в меню Службы.

Демоны выполняют определённые действия в запланированное время или в зависимости от определённых событий. В системе Linux работает множество демонов, и каждый из них предназначен для того чтобы следить за своей небольшой частью операционной системы. Поскольку они не находятся под непосредственным контролем пользователя, они фактически невидимы, но тем не менее необходимы. Поскольку демоны выполняют большую часть своей работы в фоновом режиме, они могут казаться загадочными.

Какие демоны работают на вашем компьютере

Обычно имена процессов демонов заканчиваются на букву d. В Linux принято называть демоны именно так. Есть много способов увидеть работающих демонов. Они попадаются в списке процессов, выводимом утилитами ps, top или htop. Но больше всего для поиска демонов подходит утилита pstree. Эта утилита показывает все процессы, запущенные в вашей системе в виде дерева. Откройте терминал и выполните такую команду:

Вы увидите полный список всех запущенных процессов. Вы можете не знать за что отвечают эти процессы, но они все будут здесь перечислены. Вывод pstree — отличная иллюстрация того, что происходит с вашей машиной. Здесь удобно найти запущенные демоны Linux.

Вот демоны Linux, которых вы можете здесь увидеть: udisksd, gvfsd, systemd, logind и много других. Список процессов довольно длинный, поэтому он не поместится в одном окне терминала, но вы можете его листать.

Запуск демонов в Linux

Давайте разберемся как запустить демона Linux. Ещё раз. Демон — это процесс, работающий в фоновом режиме и находится вне контроля пользователя. Это значит, что демон не связан с терминалом, с помощью которого можно было бы им управлять. Процесс — это запущенная программа. В каждый момент времени он может быть запущенным, спящим или зомби (процесс выполнивший свою задачу, но ожидающий пока родительский процесс примет результат).

В Linux существует три типа процессов: интерактивные, пакетные и демоны. Интерактивные процессы пользователь запускает из командной строки. Пакетные процессы обычно тоже не связанны с терминалом. Они запускаются обычно во время когда на систему минимальная нагрузка и делают свою работу. Это могут быть, например, скрипты резервного копирования или другие подобные обслуживающие сценарии.

Интерактивные и пакетные процессы нельзя считать демонами, хотя их можно запускать в фоновом режиме и они делают определённую работу. Ключевое отличие в том, что оба вида процессов требуют участия человека. Демонам не нужен человек для того чтобы их запускать.

Когда загрузка системы завершается, система инициализации, например, systemd, начинает создавать демонов. Этот процесс называется forking (разветвление). Программа запускается как обычный интерактивный процесс с привязкой к терминалу, но в определённый момент она делится на два идентичных потока. Первый процесс, привязанный к терминалу может выполнятся дальше или завершится, а второй, уже ни к чему не привязанный продолжает работать в фоновом режиме.

Существуют и другие способы ветвления программ в Linux, но традиционно для создания дочерних процессов создается копия текущего. Термин forking появился не из ниоткуда. Его название походит от функции языка программирования Си. Стандартная библиотека Си содержит методы для управления службами, и один из них называется fork. Используется он для создания новых процессов. После создания процесса, процесс, на основе которого был создан демон считается для него родительским процессом.

Когда система инициализации запускает демонов, она просто разделяется на две части. В таком случае система инициализации будет считаться родительским процессом. Однако в Linux есть ещё один метод запуска демонов. Когда процесс создает дочерний процесс демона, а затем завершается. Тогда демон остается без родителя и его родителем становится система инициализации. Важно не путать такие процессы с зомби. Зомби, это процессы, завершившие свою работу и ожидающие пока родительский процесс примет их код выхода.

Примеры демонов в Linux

Самый простой способ определить демона — это буква d в конце его названия. Вот небольшой список демонов, которые работают в вашей системе. Каждый демон создан для выполнения определённой задачи.

• systemd — основная задача этого демона унифицировать конфигурацию и поведение других демонов в разных дистрибутивах Linux.
• udisksd — обрабатывает такие операции как: монтирование, размонтирование, форматирование, подключение и отключение устройств хранения данных, таких как жесткие диски, USB флешки и т д.
• logind — небольшой демон, управляющий авторизацией пользователей.
• httpd — демон веб-сервера, позволяет размешать на компьютере или сервере веб-сайты.
• sshd — позволяет подключаться к серверу или компьютеру удалённо, по протоколу SSH.
• ftpd — организует доступ к компьютеру по протоколу FTP для передачи файлов.
• crond — демон планировщика, позволяющий выполнять нужные задачи в определённое время.

Как появился термин демон в Linux

Так откуда же взялся этот термин? На первый взгляд может показаться, что у создателей операционной системы просто было искаженное чувство юмора. Но это не совсем так. Это слово появилось в вычислительной технике ещё до появления Unix. А история самого слова ещё более древняя.

Изначально это слово писалось как daimon и означало ангелов хранителей или духов помощников, которые помогали формировать характеры людей. Сократ утверждал, что у него был демон, который ему помогал. Демон Сократа говорил ему когда следует держать язык за зубами. Он рассказал о своем демоне во время суда в 399 году до нашей эры. Так что вера в демонов существует довольно давно. Иногда слово daimon пишется как daemon. Это одно и то же.

В то время как daemon — помощник, demon — это злой персонаж из библии. Различия в написании не случайны и видимо так было решено где-то в 16-том веке. Тогда решили, что daemons — хорошие парни, а demons — плохие.

Использовать слово демон (daemon) в вычислительной технике начали в 1963 году. Проект Project MAC (Project on Mathematics and Computation) был разработан в Массачусетском технологическом институте. И именно в этом проекте начали использовать слово демон для обозначения любых программ, которые работают в фоновом режиме, следят за состоянием других процессов и выполняют действия в зависимости от ситуации. Эти программы были названы в честь демона Максвелла.

Демон Максвелла — это результат мысленного эксперимента. В 1871 году Джеймс Клер Максвелл представил себе существо, способное наблюдать и направлять движение отдельных молекул. Целью мысленного эксперимента было показать противоречия во втором законе термодинамики.

Однако есть и другие варианты значения этого слова. Например это может быть аббревиатура от Disk And Executive MONitor. Хотя первоначальные пользователи термина демон не использовали его для этих целей, так что вариант с аббревиатурой, скорее всего неверный.

Теперь вы знаете что такое демоны в понятии Linux. На завершение, обратите внимание, что талисман BSD — демон. Он выбран в честь программных демонов (daemons) но выглядит как злой демон (demon). Имя этого демона Beastie. Точно неизвестно откуда взялось это имя, но есть предположения, оно походит от фразы: BSD. Try it; I did. Если произнести это на английском быстро, получится звук похожий на Beastie. А ещё тризуб Beastie символизирует разветвление (forking) процессов в Linux.

Обнаружили ошибку в тексте? Сообщите мне об этом. Выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter.

При подготовке материала использовались источники:
https://thecode.media/daemon/
https://losst.pro/chto-takoe-demony-v-linux