【Linux系统编程】特殊进程之僵尸进程

01. 僵尸进程概述

进程已运行结束，但进程的占用的资源未被回收，这样的进程称为僵尸进程。

在每个进程退出的时候，内核释放该进程所有的资源、包括打开的文件、占用的内存等。 但是仍然为其保留一定的信息，这些信息主要主要指进程控制块的信息（包括进程号、退出状态、运行时间等）。直到父进程通过 wait() 或 waitpid() 来获取其状态并释放。这样就会导致一个问题，如果进程不调用wait() 或 waitpid() 的话， 那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵尸进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程.此即为僵尸进程的危害，应当避免。

子进程已运行结束，父进程未调用 wait() 或 waitpid() 函数回收子进程的资源是子进程变为僵尸进程的原因。

02. 僵尸进程案例

测试代码:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

int main(void)

{

pid_t pid = -1;

pid = fork();

if (-1 == pid)

{

perror("fork");

goto err0;

}

else if (0 == pid)

{

printf("I am child process %d\n", getpid());

exit(0);

}

sleep(200);

return 0;

err0:

return 1;

}

测试结果:

我们另启一个终端，查看进程的状态，有哪些是僵尸进程：

或者

ps -ef | grep defunct ，后面尖括号里是 defunct 的都是僵尸进程。

03. 避免僵尸进程

3.1 避免僵尸进程的方法

最简单的方法，父进程通过 wait() 和 waitpid() 等函数等待子进程结束，但是，这会导致父进程挂起。

如果父进程要处理的事情很多，不能够挂起，通过 signal() 函数人为处理信号 SIGCHLD ， 只要有子进程退出自动调用指定好的回调函数，因为子进程结束后， 父进程会收到该信号 SIGCHLD ，可以在其回调函数里调用 wait() 或 waitpid() 回收。关于信号的更详细用法，请看《信号中断处理》。

测试代码:

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <signal.h>

#include <sys/wait.h>

void sig_child(int signo)

{

pid_t pid;

//处理僵尸进程, -1 代表等待任意一个子进程, WNOHANG代表不阻塞

while( (pid = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)) > 0 ){

printf("child %d terminated.\n", pid);

}

}

int main()

{

pid_t pid;

// 创建捕捉子进程退出信号

// 只要子进程退出，触发SIGCHLD，自动调用sig_child()

signal(SIGCHLD, sig_child);

pid = fork(); // 创建进程

if (pid < 0){ // 出错

perror("fork error:");

exit(1);

}else if(pid == 0){ // 子进程

printf("I am child process,pid id %d.I am exiting.\n",getpid());

exit(0);

}else if(pid > 0){ // 父进程

sleep(2); // 保证子进程先运行

printf("I am father, i am exited\n\n");

system("ps -ef | grep defunct"); // 查看有没有僵尸进程

}

return 0;

}

测试结果:

如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal（SIGCHLD, SIG_IGN）通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，父进程忽略此信号，那么子进程结束后，内核会回收， 并不再给父进程发送信号。关于信号的更详细用法。

测试代码如下:

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <signal.h>

int main()

{

pid_t pid;

// 忽略子进程退出信号的信号

// 那么子进程结束后，内核会回收， 并不再给父进程发送信号

signal(SIGCHLD, SIG_IGN);

pid = fork(); // 创建进程

if (pid < 0){ // 出错

perror("fork error:");

exit(1);

}else if(pid == 0){ // 子进程

printf("I am child process,pid id %d.I am exiting.\n",getpid());

exit(0);

}else if(pid > 0){ // 父进程

sleep(2); // 保证子进程先运行

printf("I am father, i am exited\n\n");

system("ps -ef | grep defunct"); // 查看有没有僵尸进程

}

return 0;

}

测试结果:

还有一些技巧，就是 fork() 两次，父进程 fork() 一个子进程，然后继续工作，子进程 fork() 一 个孙进程后退出，那么孙进程被 init 接管，孙进程结束后，init （1 号进程）会回收。不过子进程的回收还要自己做。《UNIX环境高级编程》8.6节说的非常详细。原理是将子进程成为孤儿进程，从而其的父进程变为 init 进程（1 号进程），通过 init 进程（1 号进程）可以处理僵尸进程。

测试代码:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

int main()

{

pid_t pid;

//创建第一个子进程

pid = fork();

if (pid < 0){ // 出错

perror("fork error:");

exit(1);

}else if (pid == 0){//子进程

//子进程再创建子进程

printf("I am the first child process.pid:%d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());

pid = fork();

if (pid < 0){

perror("fork error:");

exit(1);

}else if(pid == 0){ // 子进程

//睡眠3s保证下面的父进程退出，这样当前子进程的父亲就是 init 进程

sleep(3);

printf("I am the second child process.pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());

exit(0);

}else if (pid >0){ //父进程退出

printf("first procee is exited.\n");

exit(0);

}

}else if(pid > 0){ // 父进程

// 父进程处理第一个子进程退出，回收其资源

if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid){

perror("waitepid error:");

exit(1);

}

exit(0);

}

return 0;

}

测试结果: