Linux中的僵尸进程和孤儿进程

Posted 2020-09-12

在UNIX里，除了进程0（即PID=0的交换进程，Swapper Process）以外的所有进程都是由其他进程使用系统调用fork创建的，这里调用fork创建新进程的进程即为父进程，而相对应的为其创建出的进程则为子进程，因而除了进程0以外的进程都只有一个父进程，但一个进程可以有多个子进程。
 
       操作系统内核以进程标识符（Process Identifier，即PID）来识别进程。进程0是系统引导时创建的一个特殊进程，在其调用fork创建出一个子进程（即PID=1的进程1，又称init）后，进程0就转为交换进程（有时也被称为空闲进程），而进程1（init进程）就是系统里其他所有进程的祖先。

 

一、僵尸进程

1、什么是僵尸进程？
        当一个子进程结束运行（一般是调用exit、运行时发生致命错误或收到终止信号所导致）时，子进程的退出状态（返回值）会回报给操作系统，系统则以SIGCHLD信号将子进程被结束的事件告知父进程，此时子进程的进程控制块（PCB）仍驻留在内存中。一般来说，收到SIGCHLD后，父进程会使用wait系统调用以取得子进程的退出状态，然后内核就可以从内存中释放已结束的子进程的PCB；而如若父进程没有这么做的话，子进程的PCB就会一直驻留在内存中，也即成为僵尸进程。

 

2、僵尸进程的危害
        由于子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程 到底什么时候结束. 那么不会因为父进程太忙来不及wait子进程,或者说不知道子进程什么时候结束,而丢失子进程结束时的状态信息呢? 不会.因为UNIX提供了一种机制可以保证 只要父进程想知道子进程结束时的状态信息, 就可以得到. 这种机制就是: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(包括进程号the process ID,退出状态the termination status of the process,运行时间the amount of CPU time taken by the process等), 直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放. 但这样就导致了问题,如果你进程不调用wait / waitpid的话, 那么保留的那段信息就不会释放,其进程号就会一定被占用,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。

 

3、僵尸进程的清理

        为避免产生僵尸进程，实际应用中一般采取的方式是：
        1）将父进程中对SIGCHLD信号的处理函数设为SIG_IGN（忽略信号）； 
        2） fork两次并杀死一级子进程，令二级子进程成为孤儿进程而被init所“收养”、清理。

 

二、 孤儿进程

1、什么是孤儿进程？

       孤儿进程则是指父进程结束后仍在运行的子进程。在类UNIX系统中，孤儿进程一般会被init进程所“收养”，成为init的子进程。

 

2、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。

 

三、Linux中的进程基本状态：

     1、执行(R)状态：CPU正在执行，即进程正在占用CPU。

     2、就绪(W)状态：进程已经具备的执行的一切条件，正在等待分配CPU的处理时间片。
     3、停止(S)状态：进程不能使用CPU。
 
四、三个函数： 
fork();功能:创建一个新的进程。（fork()<0[出错]、fork()==0[子进程]、fork()>0[父进程]
wait();功能：真正结束进程（收尸）。
exec();功能：执行外部程序。
 
孤儿进程与僵尸进程的区别：
     僵尸进程会造成资源浪费，孤儿进程则不会！

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