作者：华清远见讲师
前段时间，由于研究经典面试题，把孤儿进程和僵尸进程也总结了一下。
我们有这样一个问题：孤儿进程和僵尸进程，怎么产生的?有什么危害?怎么去预防?
下面是针对此问题的总结与概括。
一.产生的原因
1) 一般进程
正常情况下：子进程由父进程创建，子进程再创建新的进程。父子进程是一个异步过程，父进程永远无法预测子进程的结束，所以，当子进程结束后，它的父进程会调用wait()或waitpid()取得子进程的终止状态，回收掉子进程的资源。
2)孤儿进程
孤儿进程：父进程结束了，而它的一个或多个子进程还在运行，那么这些子进程就成为孤儿进程(father died)。子进程的资源由init进程(进程号PID = 1)回收。
3)僵尸进程
僵尸进程：子进程退出了，但是父进程没有用wait或waitpid去获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中，这种进程称为僵死进程。
二.问题危害
注意：unix提供了一种机制保证父进程知道子进程结束时的状态信息。
这种机制是：在每个进程退出的时候，内核会释放所有的资源，包括打开的文件，占用的内存等。但是仍保留一部分信息(进程号PID，退出状态，运行时间等)。直到父进程通过wait或waitpid来取时才释放。
但是这样就会产生问题：如果父进程不调用wait或waitpid的话，那么保留的信息就不会被释放，其进程号就会被一直占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量产生僵死进程，将因没有可用的进程号而导致系统无法产生新的进程，这就是僵尸进程的危害
孤儿进程是没有父进程的进程，它由init进程循环的wait()回收资源，init进程充当父进程。因此孤儿进程并没有什么危害。
补充：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的数据结构，等待父进程去处理。如果父进程在子进程exit()之后，没有及时处理，出现僵尸进程，并可以用ps命令去查看，它的状态是“Z”。
三.解决方案
1)kill杀死元凶父进程(一般不用)
严格的说，僵尸进程并不是问题的根源，罪魁祸首是产生大量僵死进程的父进程。因此，我们可以直接除掉元凶，通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号。元凶死后，僵尸进程进程变成孤儿进程，由init充当父进程，并回收资源。
或者运行：kill -9 父进程的pid值、
2)父进程用wait或waitpid去回收资源(方案不好)
父进程通过wait或waitpid等函数去等待子进程结束，但是不好，会导致父进程一直等待被挂起，相当于一个进程在干活，没有起到多进程的作用。
3)通过信号机制，在处理函数中调用wait，回收资源
通过信号机制，子进程退出时向父进程发送SIGCHLD信号，父进程调用signal(SIGCHLD,sig_child)去处理SIGCHLD信号，在信号处理函数sig_child()中调用wait进行处理僵尸进程。什么时候得到子进程信号，什么时候进行信号处理，父进程可以继续干其他活，不用去阻塞等待。
例子1：
#include
#include
#include
#include
#include
static void sig_child(int signo);
int main()
{
pid_t pid;
//创建捕捉子进程退出信号
signal(SIGCHLD,sig_child);
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
else if (pid == 0)
{
printf("I am child process,pid id %d.I am exiting.\n",getpid());
exit(0);
}
printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
//等待子进程先退出
sleep(2);
//输出进程信息
system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
printf("father process is exiting.\n");
return 0;
}
static void sig_child(int signo)
{
pid_t pid;
int stat;
//处理僵尸进程
while ((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) >0)
printf("child %d terminated.\n", pid);
}
4)fork两次
fork两次，父进程fork一个子进程，子进程在fork出一个孙子进程，然后子进程立马退出，并由父进程去wait回收，这个过程不需要等待，然后父进程可以去干其他的活。孙子进程因为子进程退出会成为孤儿进程，那它可以由init充当父进程，并回收。这样父进程和孙子进程就可以同时干活，互不影响，就实现了多进程。
例子2：
#include
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
//创建第一个子进程
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
//第一个子进程
else if (pid == 0)
{
//子进程再创建子进程
printf("I am the first child process.pid:%d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
//第一个子进程退出
else if (pid >0)
{
printf("first procee is exited.\n");
exit(0);
}
//第二个子进程
//睡眠3s保证第一个子进程退出，这样第二个子进程的父亲就是init进程里
sleep(3);
printf("I am the second child process.pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
exit(0);
}
//父进程处理第一个子进程退出
if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid)
{
perror("waitepid error:");
exit(1);
}
exit(0);
return 0;
}
四.补充测试程序
1)孤儿进程测试程序
#include
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
//创建一个进程
pid = fork();
//创建失败
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
//子进程
if (pid == 0)
{
printf("I am the child process.\n");
//输出进程ID和父进程ID
printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
printf("I will sleep five seconds.\n");
//睡眠5s，保证父进程先退出
sleep(5);
printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
printf("child process is exited.\n");
}
//父进程
else
{
printf("I am father process.\n");
//父进程睡眠1s，保证子进程输出进程id
sleep(1);
printf("father process is exited.\n");
}
return 0;
}
2)僵尸进程测试程序1
int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
else if (pid == 0)
{
printf("I am child process.I am exiting.\n");
exit(0);
}
printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
//等待子进程先退出
sleep(2);
//输出进程信息
system("ps -o pid,ppid,state,command");
printf("father process is exiting.\n");
return 0;
}
3)僵尸进程测试程序2
#include
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
//循环创建子进程
while(1)
{
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
else if (pid == 0)
{
printf("I am a child process.\nI am exiting.\n");
//子进程退出，成为僵尸进程
exit(0);
}
else
{
//父进程休眠20s继续创建子进程
sleep(20);
continue;
}
}
return 0;
}
4)僵尸进程测试程序2--测试效果
运行可执行程序显示：
I am a child process.
I am exiting.
I am a child process.
I am exiting.
I am a child process.
I am exiting.
I am a child process.
I am exiting.
I am a child process.
I am exiting.
I am a child process.
I am exiting.
Killed
开另外一个终端：
运行：
ps -a -o pid,ppid,state,cmd
显示：(状态Z代表僵尸进程)
S PID PPID CMD
S 3213 2529 ./pid1
Z 3214 3213 [pid1]
Z 3215 3213 [pid1]
Z 3219 3213 [pid1]
Z 3220 3213 [pid1]
Z 3221 3213 [pid1]
R 3223 3104 ps -a -o state,pid,ppid,cmd
用第一种方法，解决僵尸进程，杀死其父进程
运行：kill -9 3213
注意：僵尸进程无法用kill直接杀死，如kill -9 3214，再用上面命令去查看进程状态，发现3214进程还在。
