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  • Linux 僵尸进程如何处理

    Linux 允许进程查询内核以获得其父进程的 PID,或者其任何子进程的执行状态。例如,进程可以创建一个子进程来执行特定的任务,然后调用诸如 wait() 这样的一些库函数检查子进程是否终止。如果子进程已经终止,那么,它的终止代号将告诉父进程这个任务是否已成功地完成。
    为了遵循这些设计原则,不允许 Linux 内核在进程一终止后就丢弃包含在进程描述符字段中的数据。只有父进程发出了与被终止的进程相关的 wait() 类系统调用之后,才允许这样做。这就是引入僵死状态的原因:尽管从技术上来说进程已死,但必须保存它的描述符,直到父进程得到通知。
    如果一个进程已经终止,但是它的父进程尚未调用 wait() 或 waitpid() 对它进行清理,这时的进程状态称为僵死状态,处于僵死状态的进程称为僵尸进程(zombie process)。任何进程在刚终止时都是僵尸进程,正常情况下,僵尸进程都立刻被父进程清理了。

    僵尸进程是如何产生的

    为了观察到僵尸进程,我们自己写一个不正常的程序,父进程 fork 出子进程,子进程终止,而父进程既不终止也不调用 wait 清理子进程:

     

    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main(void)
    {
        int i = 100;
        pid_t pid=fork();
        if(pid < 0)
        {
            perror("fork failed.");
            exit(1);
        }
        if(pid > 0)
        {
            printf("This is the parent process. My PID is %d.
    ", getpid());
            for(; i > 0; i--)
            {
                sleep(1);
            }
        }
        else if(pid == 0)
        {
            printf("This is the child process. My PID is: %d. My PPID is: %d.
    ", getpid(), getppid());
        }
        return 0;
    }

     

    把上面的代码保存到文件 zomprocdemo.c 文件中,并执行下面的命令编译:

    $ gcc zomprocdemo.c -o zomprocdemo

    然后运行编译出来的 zomprocdemo 程序:

    $ ./zomprocdemo

    此时子进程已经退出,但是父进程没有退出也没有通过 wait() 调用处理子进程。我们使用 ps 命令查看进程的状态:

    上图红框中的大写字母 "Z" 说明 PID 为 112712 的进程此时处于僵死的状态。

    让我们接着往下看!在结束 sleep 后父进程退出。当父进程退出后,子进程会变成孤儿进程,此时它会被一个管理进程收养。在不同的系统中,这个管理进程不太一样,早期一般是 init 进程,Ubuntu 上是 upstart,还有近来的 Systemd。但是它们都完成相同的任务,就是 wiat() 这些孤儿进程,并最终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彻底的被清除了。

    僵尸进程的危害

    在进程退出的时候,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 PID,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。

    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。

    如何处理僵尸进程

    僵尸进程的产生是因为父进程没有 wait() 子进程。所以如果我们自己写程序的话一定要在父进程中通过 wait() 来避免僵尸进程的产生。

    当系统中出现了僵尸进程时,我们是无法通过 kill 命令把它清除掉的。但是我们可以杀死它的父进程,让它变成孤儿进程,并进一步被系统中管理孤儿进程的进程收养并清理。

    下面的 demo 中,父进程通过 wait() 等待子进程结束:

     

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main(void)
    {
        pid_t pid;
        pid = fork();
        if (pid < 0)
        {
            perror("fork failed");
            exit(1);
        }
        if (pid == 0) {
            int i;
             for (i = 3; i > 0; i--)
             {
                printf("This is the child
    ");
                sleep(1);
             }
             // exit with code 3 for test.
            exit(3);
        }
        else
        {
            int stat_val;
            wait(&stat_val);
             if (WIFEXITED(stat_val))
             {
                 printf("Child exited with code %d
    ", WEXITSTATUS(stat_val));
             }            
        }
        return 0;
    }

     

    demo 中父进程不仅等待子进程结束,还通过 WEXITSTATUS 宏取到了子进程的 exit code。

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