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Linux系统---僵尸进程、孤儿进程

article 2024/11/20 21:22:02

顾得泉：个人主页

个人专栏：《Linux操作系统》《C/C++》

键盘敲烂，年薪百万！

有了上一篇博客的学习，我们已经简单了解了进程的基础知识，今天我们再来学习两个特殊的进程，僵尸进程和孤儿进程。

一、僵尸进程

1.相关概念

僵尸进程是一种已经结束运行但却仍然在进程表中存在的进程。具体来说，当一个进程结束后，它的父进程并没有立即调用wait或waitpid来收集该子进程的退出状态信息，这就导致子进程虽然已经终止，但在进程表中仍占据一席之地，从而形成了僵尸进程。僵尸进程其实是一种较为特殊的状态，它也被称为将死状态（Z—zombie）。进程的退出状态必须被维持下去，因为它要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。在实际编程过程中，应尽量关注僵尸态进程的问题，因为其资源没有得到释放。可以通过使用 ps 命令并配合 grep 'Z' 来查找所有状态为Z的进程，即僵尸进程。

2.僵死状态

僵死状态(Zombies),是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程（使用wait()系统调用,后面讲)，没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程。僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态。

3.创建僵尸进程

来一个创建维持30秒的僵尸进程例子:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
     pid_t id = fork();
     if(id < 0)
    {
         perror("fork");
         return 1;
    }
    else if(id > 0)
    { //parent
         printf("parent[%d] is sleeping...\n", getpid());
         sleep(30);
    }
    else
    {
         printf("child[%d] is begin Z...\n", getpid());
         sleep(5);
         exit(EXIT_SUCCESS);
    }
     return 0;
}

编译并在另一个终端下监控：

开始测试：

看到结果：

注：ptrace系统调用追踪进程运行，有兴趣可以研究一下

4.僵尸进程的危害

1.进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程(父进程)，你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于Z状态?

是的!

2.维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护?

是的!

3.那一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，是不是就会造成内存资源的浪费?

是的!因为数据结构对象本身就要占用内存，想想C中定义一个结构体变量(对象)，是要在内存的某个位置进行开辟空间!

4.内存泄漏?

是的!

5.如何避免僵尸进程

1.使用wait()或waitpid()函数：在父进程中调用wait()或waitpid()函数，等待子进程结束并返回状态码，这样可以确保子进程退出后，其资源能够被正常回收，避免产生僵尸进程。

2.使用信号处理程程序：在父进程中注册SIGCHLD信号处理程席，当子进程结束时会向父进程发送该信号，父进程可以在信号处理程序中调用wait()或waitpid()函数回收子进程资源。

3.fork() 两次：第一次fork的子进程在fork完成后直接退出，这样第二次fork得到的子进程就没有爸爸了，它会自动被老祖宗 init 进程收养，init会负责释放它的资源，这样就不会有"僵尸”产生了。

二、孤儿进程

1.相关概念

问：父进程如果提前退出，那么子进程后退出，进入Z之后，那该如何处理呢?

父进程先退出，子进程就称之为"孤儿进程”，孤儿进程被1号init进程领养，当然要有init进程回收喽。

2.创建孤儿进程

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
     pid_t id = fork();
     if(id < 0)
    {
         perror("fork");
         return 1;
    }
     else if(id == 0)
    {//child
         printf("I am child, pid : %d\n", getpid());
         sleep(10);
    }
    else
    {//parent
         printf("I am parent, pid: %d\n", getpid());
         sleep(3);
         exit(0);
     }
     return 0;
}

具体实现同上！

3.孤儿进程的危害

孤儿进程是没有父进程的进程，孤儿进程这个重任就落到了init进程身上，init进程就好像是一个民政局，专门负责处理孤儿进程的善后工作。每当出现一个孤儿进程的时候，内核就把孤儿进程的父进程设置为init，而init进程会循环地wait()它的已经退出的子进程。这样，当一个孤儿进程凄凉地结束了其生命周期的时候，init进程就会代表党和政府出面处理它的一切善后工作。

因此孤儿进程并不会有什么危害。