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Linux系统编程——特殊进程之僵尸进程
僵尸进程(Zombie Process)
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(具体用法,请看《等待进程结束》)。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,如果大量的产生僵死进程,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。
僵尸进程测试程序如下:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
int main(int argc,char*argv[])
{
pid_t pid;
pid=fork();//创建进程
if(pid<0){//出错
perror("fork error:");
exit(1);
}else if(0==pid){//子进程
printf("I am child process.I am exiting.\n");
printf("[son id]:%d\n",getpid());
exit(0);
}else if(pid>0){//父进程
//父进程没有调用wati()或watipid()
sleep(1);//保证子进程先运行
printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
printf("[father id]:%d\n",getpid());
while(1);//不让父进程退出
}
return 0;
}


如何避免僵尸进程?
1)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。具体用法,请看《进程的控制:结束进程、等待进程结束》。
2)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》。
测试代码如下:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.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;
}
运行结果:

3)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,请看《信号中断处理》。
#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;
}
运行结果:

4)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。更多详情,请看《特殊进程之孤儿进程》。
源码如下:
#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;
}
运行结果:

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