Linux僵尸进程

僵尸进程就是已经结束的进程（几乎不占计算机资源），但是它并没有从进程列表中删除。僵尸进程太多会导致操作系统的进程数目过多，从而占满了OS的进程表。进而导致无法创建新进程，致使OS崩溃。

僵尸进程几乎不占资源，它没有可执行代码，也不能被调度，但是它占据着进程表中的一个位置，记载这该进程的PCB信息。它需要等待他的父进程来终结它。一旦它的父进程是一个循环，不会结束（父进程不去调用wait函数或者waitpid函数）。那么子进程将会一直保持僵尸状态。那么它将一直占用进程号，系统就没法回收利用。

在Linux下使用top命令可以产看当前进程数目，以及进程的状态。例如：

可以看到我的系统暂时并没有僵尸进程（zombie） 。挂起的进程倒是一大堆。

僵尸进程产生的原因：每个Linux进程在进程表中都有一个进入点，内核执行该进程时，使用到的一切信息都存入在进程点。我们可以使用ps命令来查看进程状态。当一个父进程以fork()系统调用建立一个新的子进程后，核心进程就会在进程表中给这个子进程分配一个进入点，然后将相关信息存储在该进入点所对应的进程表内。这些信息中有一项是其父进程的识别码。而当这个子进程结束的时候（调用exit命令结束），其实他并没有真正的被销毁，而是留下一个僵尸进程的。此时原来进程表中的数据会被该进程的退出码（exit code）、执行时所用的CPU时间等数据所取代，这些数据会一直保留到系统将它传递给它的父进程为止。

我们用下面的代码来产生僵尸进程

#include<sys/types.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    while(1)
    {
        pid_t zombie = fork();
        if(0 == zombie)
        {
            execl("/bin/bash","bash","-c","ls",NULL);
        }
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

运行结果如下：

会一直在终端上打印当前目录下的文件。同时我们另开一个终端，输入top命令，将会看到zombie进程的数量在一直增长。如下图所示：

 如何避免僵尸进程：

1. 可以在父进程中通过调用wait()和waitpid函数等待子进程结束，但是这会导致父进程挂起。
2. 父进程不能挂起，父进程要做的工作很多，很忙。那么可以使用signal函数为SIGCHLD安装handler，因为子进程结束后，父进程会收到该信号，可以在headler中使用wait函数来回收子进程。
3. 如果父进程不关心子进程什么时候结束（比如fork后使用了execl函数启动了另外一个可执行程序），那么可以使用single(SIGCHLD，SIG_IGN)通知内核来回收子进程。
4. fork两次，首先父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一个孙子进程后退出，那么孙子进程将会变成孤儿进程（因为他父亲死了，这就是孤儿），从而被init进程接管。但是子进程的回收仍旧需要父进程来做，好处是不用使用wait()来挂起了，父进程可以忙自己的。

使用wait函数和waitpid函数。

wait函数：需要头文件#include<sys/wait.h>

函数原型：pid_t wait(int *status);

函数功能：阻塞（睡眠）进程，等待子进程结束，负责为子进程回收资源。参数是接受的子进程退出状态，返回值是子进程的PID，出错为-1。

我们主要使用两个宏来提取status里保存的子进程的退出信息。

WEXITSTATUS(status);//从status中提取出子进程是否正常退出，若正常退出，返回非0值。

WEXITSTATUS(status);//经过上一个宏判断后，使用该宏取出进程结束时候的结束码。

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>

int main()
{
    pid_t pid1,pid2;
    int statu,m;
    pid1 = fork();
    if(0 == pid1)
    {
        printf("This is son! it's PID %d
",getpid());
        exit(1);                    //结束进程
    }
    if(0 < pid1)
    {
        pid2 = wait(&statu);        //父进程等待子进程执行，子进程结束后的状态保存在statu里
        m = WEXITSTATUS(statu);     //如果子进程正常结束，为非0值。
        WEXITSTATUS(statu);         //取得子进程退出状态
        printf("This is father!
");
        printf("m = %d
",m);
        printf("son status is %d
",statu);
        printf("son PID is %d
",pid2);
    }
    return 0;
}

执行结果如下：

waitpid函数和wait的不同之处在于，waitpid函数多了两个参数，使我们能控制等待的进程，以及是否等待。

函数原型：pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

函数功能：pid是控制等待的进程，status和wait中的意义一样，options参数一般用了控制父进程是否等待。

pid = -1 :等待任何子进程，相当于wait函数。

pid = 0:等待同一个进程组中的任何子进程(如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid 不会等待它)。

pid > 0:等待任何子进程识别码为pid的子进程

pid < -1:等待进程组识别码为pid绝对值的任何子进程options：它的取值组合由系统预定义的。可以为0和一些宏的或。当他为0时，和wait()一样，阻塞父进程，等待子进程退出。当他取值为WNOHANG时，如果没有已经结束的子进程则马上返回，不等待子进程。最常用的就是这两个。

将上面代码中的

pid2 = wait(&statu);

替换为下面这句代码

pid2 = waitpid(pid1,&statu,WNOHANG);

运行结果将会发生变化：

显而易见，父进程没有等待子进程，直接执行，打印父进程中代码，由于未初始化statu的缘故，打印一个随机值。m是从statu中提取出来的，也是随机值。设置了选项 WNOHANG，而调用中 waitpid() 发现没有已退出的子进程可等待，返回0。所以取到的子进程的PID是0。