僵尸进程(Zombie Process)

流程已运行,但流程使用的资源未收回。这种过程称为僵尸过程。

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 <;
#include <uni;
#include <errno.h>
#include <;

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 am exiting.n");
printf("[son id]: %dn", 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 will sleep two secondsn");
printf("[father id]: %dn", getpid() );

while(1); // 不让父进程退出
}

return 0;
}

我们在一个终端运行以上程序:

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

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:

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。

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。

测试代码如下:

#include <;
#include <uni;
#include <errno.h>
#include <;
#include <;

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

}

return 0;
}

运行结果如下:

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》。

测试代码如下:

#include <;
#include <uni;
#include <errno.h>
#include <;
#include <;

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

}

return 0;
}

运行结果如下:

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。。

测试程序如下所示:

#include <;
#include <;
#include <uni;
#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 tppid:%dn",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 : %dtppid:%dn",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;
}

运行结果如下:

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