僵尸进程和孤儿进程的基础知识-优快云博客

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**孤儿进程（Orphan Process）**是指其父进程已经退出（或意外终止），而该子进程还在继续运行的进程。操作系统（如 Linux/Unix）会自动将这些子进程的父进程改为 init 进程（PID=1） 或者在更现代的系统中由 systemd 等“顶级”进程接管。这样可以确保当这些孤儿进程结束时，能够被 init（或类似进程）正确回收，不会变成僵尸进程。

1. 孤儿进程的成因

父进程主动退出
- 如果父进程因为执行完成、调用 exit() 或其他原因而先行退出，而子进程仍在继续运行，则该子进程变成“孤儿进程”。
异常情况
- 父进程崩溃或被外部强制杀死，也会留下在运行的子进程，子进程同样会被操作系统视为“孤儿”。

2. 孤儿进程对系统有危害吗？

孤儿进程在大多数情况下不会对系统造成危害，原因如下：

被 init 进程接管
- 孤儿进程会由操作系统自动“领养”到 init（或在 systemd 系统中由 systemd）进程下，成为其子进程。
- init 进程会定期调用 wait() 或 waitpid() 来回收已经退出的子进程，避免产生僵尸进程。
不会积累为僵尸进程
- 因为 “父进程” 已经变成了 init，而 init 总是会做正确的回收行为，所以孤儿进程结束后，它的退出信息就会被 init 等自动清理。
- 这与“父进程不调用 wait() 而产生僵尸进程”的情况不同。
系统开销
- 只要孤儿进程本身的工作是合法的、设计合理的，它和其他普通进程并无二致，使用CPU和内存等系统资源。
- 在极少数情况下，如果子进程无控制地执行、产生过高负载（例如无限循环或资源泄露），那是程序设计问题或错误逻辑，并不因为它是“孤儿”而格外有害。

3. 小结

定义：孤儿进程是指父进程先退出，而子进程仍在继续运行的进程。
处理方式：操作系统会将孤儿进程的父进程指针重定向到 init（或 systemd 等），进而由这些系统进程来管理和回收该孤儿进程退出后的信息。
影响：大多数情况下不会对系统造成危害，也不会像僵尸进程那样残留占用 PID；只要进程本身执行正常，就相当于一个普通的后台服务。

因此，孤儿进程并没有像僵尸进程那样在系统中残留成为“垃圾进程”的风险。只要它是按需求继续运行或最终退出，都能被内核在 init 进程的帮助下妥善回收。

在类 Unix/Linux 操作系统中，僵尸进程（Zombie Process）指的是已经结束执行（退出）但还没有被其父进程回收（wait 或 waitpid）信息的进程。它实际上占用了一定的系统资源（主要是保存进程退出状态相关信息的条目），但并不再真正执行任何代码。

1. 僵尸进程的形成过程

子进程调用 exit() 或完成 main 函数后正常退出，成为一个“终止态”进程。
操作系统内核会保留一部分进程信息（PID、退出码等），以便父进程通过 wait() 或 waitpid() 获取子进程的退出状态。
如果父进程没有（或还没来得及）调用 wait() 系列函数来回收该子进程的退出信息，那么这个进程的状态就会变成 “僵尸 (Z)”。

简言之：子进程已经退出了，但父进程还没读取它的退出状态，系统就把它标记为“僵尸”，以免父进程丢失这部分信息。

2. 僵尸进程带来的危害

占用 PID 资源
- 僵尸进程仍然占用其 PID。如果系统中产生了大量僵尸进程，可能会导致 PID 耗尽（在极端情况下导致无法创建新进程）。
系统资源浪费
- 虽然僵尸进程不会继续执行代码，也不会占用太多内存，但内核仍需要维护其进程表条目。过多僵尸进程会浪费一些系统资源，给进程管理带来负担。
系统状态混乱
- 如果主进程没有正确处理子进程的退出，那么产生大量僵尸进程也意味着程序在一定程度上管理不善，影响系统的可维护性和稳定性。

在一般情况下，僵尸进程本身不会消耗大量 CPU 或内存，但如果出现大规模的僵尸进程，PID 表空间可能会被占满，一旦系统无法再分配新的 PID，就会影响系统创建新进程或执行新的程序。

3. 如何避免或清理僵尸进程

正确使用 wait() 或 waitpid()
- 在父进程中，应该在合适的时机调用 wait() 或 waitpid() 来回收已经退出的子进程，这样子进程就不会变成僵尸。
处理 SIGCHLD 信号
- 当子进程退出时，父进程会收到 SIGCHLD 信号，可以在该信号的处理函数中调用 wait() 或 waitpid() 来立即回收退出信息。
使用自动回收方式（“孤儿进程”被 init 回收）
- 如果父进程先于子进程退出，子进程会被 init 进程（PID=1）接管，这样子进程结束后，init 会自动回收其退出信息，不会产生僵尸状态。
写健壮的父进程代码
- 只要父进程按照惯例使用上述方法管理子进程，正常情况下不会积累大量僵尸进程。