僵死进程和孤儿进程

什么是僵死进程?
    我们知道,在Unix进程模型中,进程是按照父进程产生子进程,子进程产生子子进程这样的方式创建出完成各项相互协作功能的进程的。当一个进程完成它的工作终止之后,它的父进程需要调用wait()或者waitpid()系统调用取得子进程的终止状态。如果父进程没有这么做的话,会产生什么后果呢?此时,子进程虽然已经退出了,但是在系统进程表中还为它保留了一些退出状态的信息,如果父进程一直不取得这些退出信息的话,这些进程表项就将一直被占用,此时,这些占着茅坑不拉屎的子进程就成为“僵死进程”(zombie)。系统进程表是一项有限资源,如果系统进程表被僵死进程耗尽的话,系统就可能无法创建新的进程。
那么,孤儿进程又是怎么回事呢?
    孤儿进程是指这样一类进程:在进程还未退出之前,它的父进程就已经退出了,一个没有了父进程的子进程就是一个孤儿进程(orphan)。既然所有进程都必须在退出之后被wait()或waitpid()以释放其遗留在系统中的一些资源,那么应该由谁来处理孤儿进程的善后事宜呢?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。
 
     这样来看,孤儿进程并不会有什么危害,真正会对系统构成威胁的是僵死进程。那么,什么情况下僵死进程会威胁系统的稳定呢?设想有这样一个父进程: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。
在操作系统(特别是类Unix系统)中,僵尸进程孤儿进程是描述进程特殊状态的术语,它们都涉及到父子进程之间的关系[^1]。 ### 僵尸进程 僵尸进程是指子进程已经完成了其任务并退出,但父进程没有通过调用`wait`或`waitpid`来获取子进程的退出状态并清除该进程,导致已完成进程的僵尸状态留在进程表中。例如,有个进程定期产生子进程,子进程完成任务后退出,而父进程对其退出后的事情不闻不问,系统运行一段时间后就会存在很多僵死进程。用`ps`命令查看时,会看到很多状态为`Z`的进程。严格来说,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父进程。僵尸进程会影响可用的进程号,从而导致系统不能产生新的进程[^1][^3][^4]。 ### 孤儿进程 当父进程先于子进程退出时,子进程就会变成孤儿进程。这些孤儿进程会被`init`进程进程ID为1)接管,`init`进程会调用`wait()`函数等待这些孤儿进程,释放它们占用的系统进程表中的资源[^3]。 ### 代码示例 下面是一个简单的C语言代码示例,用于演示僵尸进程孤儿进程的产生: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> int main() { pid_t pid; // 创建子进程 pid = fork(); if (pid < 0) { // 出错处理 perror("fork"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid == 0) { // 子进程 printf("子进程正在运行,PID: %d\n", getpid()); sleep(5); printf("子进程退出\n"); exit(EXIT_SUCCESS); } else { // 父进程 printf("父进程正在运行,PID: %d\n", getpid()); // 父进程不调用wait或waitpid,子进程可能成为僵尸进程 // 这里可以选择让父进程先退出,使子进程成为孤儿进程 // sleep(2); // printf("父进程退出\n"); // exit(EXIT_SUCCESS); // 等待子进程退出 wait(NULL); printf("父进程等待子进程退出后退出\n"); } return 0; } ```
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