进程（三）

最新推荐文章于 2024-03-18 18:07:15 发布

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分类专栏： Linux网络编程

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本文详细解析了fork系统调用的功能与实现机制，探讨了子进程与父进程的关系，特别是关于子进程如何继承父进程资源的问题。同时，文章深入分析了僵尸进程的产生原因及其对系统的影响，提出了有效的预防措施。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1.复制进程映像fork

1.使用fork函数得到的子进程从父进程的继承了整个进程的地址空间，包括：进程上下文，进程堆栈，内存信息，打开的文件描述1符，信号控制设置，进程优先级，进程组号，当前工作目录，根目录，资源限制，控制终端等。

2.子进程和父进程的区别在于：

（1）父进程设置的所，子进程不继承

（2）各自的进程ID和父进程ID不同

（3）子进程的未决告警被清除

（4）子进程的未决信号集设置为空集

2.fork系统调用

（1）包含头文件<sys/types.h>和<unistd.h>

（2）函数功能：创建一个子进程

（3）函数原型：pid_t fork(void)

（4）参数：无参数

（5）返回值：如果成功创建一个子进程，对于父进程来说返回子进程ID（PCB不会保存子进程的id列表，PCB进程控制块）

如果成功创建子进程，对于子进程来说返回值为0

如果为-1表示创建失败

3.fork系统调用注意点

（1）fork系统调用之后，父子进程将交替执行（顺序不确定）

（2）如果父进程先退出，子进程还没有退出那么子进程的父进程将变为init进程（注：任何一个进程都必须有父进程）

（3）如果子进程先退出，父进程还没有退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正退出，否则这个时候子进程就成为僵尸进程（防止子进程变为僵尸进程处理方法：signal(SIGCHLD, SIG_IGN)）

（4）僵尸进程的危害：

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。

　　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。

　　任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构，等待父进程处理。这是每个子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。

　　僵尸进程危害场景：

　　例如有个进程，它定期的产生一个子进程，这个子进程需要做的事情很少，做完它该做的事情之后就退出了，因此这个子进程的生命周期很短，但是，父进程只管生成新的子进程，至于子进程退出之后的事情，则一概不闻不问，这样，系统运行上一段时间之后，系统中就会存在很多的僵死进程，倘若用ps命令查看的话，就会看到很多状态为Z的进程。严格地来说，僵死进程并不是问题的根源，罪魁祸首是产生出大量僵死进程的那个父进程。因此，当我们寻求如何消灭系统中大量的僵死进程时，答案就是把产生大量僵死进程的那个元凶枪毙掉（也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号啦）。枪毙了元凶进程之后，它产生的僵死进程就变成了孤儿进程，这些孤儿进程会被init进程接管，init进程会wait()这些孤儿进程，释放它们占用的系统进程表中的资源，这样，这些已经僵死的孤儿进程就能瞑目而去了。

//僵尸进程：子进程先退出，父进程尚未查询子进程的退出状态。子进程就出僵尸状态
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

#define ERR_EXIT(m)    \
    do    \
    {    \
        perror(m);    \
        exit(EXIT_FAILURE);    \
    }while(0)

int main() {
    printf("before fork pid = %d\n", getpid());
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid == -1)
        ERR_EXIT("fork error");
    if (pid > 0) {
        printf("this is parent pid=%d childpid=%d", getpid(), pid);
        sleep(100);
    } else if (pid == 0) {
        printf("this is child pid=%d parentpid=%d", getpid(), getppid());
    }
    return 0;
}