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详解Linux中的僵尸进程与孤儿进程解析

发布时间:『 2018-04-28

《unix环境高级编程》第八章中讲到相关进程知识。提到孤儿进程和僵尸进程,一直对这两个概念比较模糊。今天被人问到什么是孤儿进程和僵尸进程,会带来什么问题,怎么解决,我只停留在概念上面,没有深入,倍感惭愧。再次参考APUE,在这里做个总结。

Linux中的进程状态

R(runing):运行状态 S(sleeping):浅度睡眠状态 D(disk sleep):磁盘睡眠状态 T(stopped):停止进程 X(dead):死亡状态 Z(zombie):僵尸状态

在unix/linux中,正常情况下,子进程是通过父进程创建的,子进程在创建新的进程。子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程 到底什么时候结束。 当一个 进程完成它的工作终止之后,它的父进程需要调用waithttp://www.bdx-leb.com/3cc5/ab9e585b9a90.html()或者waitpid()系统调用取得子进程的终止状态。

孤儿进程:一个父进程退出,而它的一个或多个子进程还在运行,那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养,并由init进程对它们完成状态收集工作。

僵尸进程:一个进程使用fork创建子进程,如果子进程退出,而父进程并没有调用wait或waitpid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。这种进程称之为僵死进程。

unix 进程机制

  unix提供了一种机制可以保证只要父进程想知道子进程结束时的状态信息, 就可以得到。这种机制就是: 在每个进程退出的时候,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the process ID,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。 但这样就导致了问题,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. 此即为僵尸进程的危害,应当避免。

  孤儿进程是没有父进程的进程,孤儿进程这个重任就落到了init进程身上,init进程就http://www.bdx-leb.com/a899/b491ac104783.html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。因此孤儿进程并不会有什么危害。

  任何一个子进程(inihttp://www.bdx-leb.com/96c2/fd1143a317b4.htmlt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(Zombie)的数据结构,等待父进程处理。这是每个 子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后,父进程没有来得及处理,这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时 处理,可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态,但这并不等于子进程不经过僵尸状态。  如果父进程在子进程结束之前退出,则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。

僵尸进程危害场景

例如有个进程,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whttp://www.bdx-leb.com/aa15/bfa54db2f2e5.htmlaihttp://www.bdx-leb.com/aa6e/19aba79ce882.htmlt()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。

僵尸进程

僵尸状态是一个比较特殊的状态,当进程退出父进程(使用wait()系统调用)没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵尸进程。僵尸进程会在以终止状态保持在进程表中,并且会一直等待父进程读取退出状态代码。

Linux 僵尸进程

测试结果

Linux 查看僵尸进程pid

我们知道僵尸进程的产生是因为进程退出时父进程并没有等待子进程,也就是说,父进程和子进程是不同步的。http://www.bdx-leb.com/c556/a13f080d1520.html
那么问题来了,父进程是不会预测到子进程退出的,也就不会第一时间去处理,所以,Linux为了防止子进程丢失退出时的状态信息,而产生了僵尸进程。也就是说,子进程虽然退出释放资源,然而仍有一部分资源等着父进程来释放,父进程来释放之前一直都是占用着内存的,那么,如果有很多的僵尸进程呢?那还不卡死。
子进程进程号会一直被占用,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。

如何避免僵尸进程

父进程通过wait和waitpid等函数等待子进程结束,这会导致父进程挂起。 如果父进程很忙,那么可以用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handler中调用wait回收。 如果父进程不关心子进程什么时候结束,那么可以用signal(SIGCHLD,SIG_IGN) 通知内核,自己对子进程的结束不感兴趣,那么子进程结束后,内核会回收, 并不再给父进程发送信号。 还有一些技巧,就是fork两次,父进程fork一个子进程,然后继续工作,子进程fork一 个孙进程后退出,那么孙进程被init接管,孙进程结束后,init会回收。不过子进程的回收 还要自己做。

孤儿进程

一个父进程退出,而他的一个或者多个子进程还在运行,那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养,并由init进程对他们完成状态收集工作。

Linux 孤儿进程

http://www.bdx-leb.com/8511/6d99f1f72c78.html

运行结果

Linux 孤儿进程 pid

      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(Zombie)的数据结构,等待父进程处理。这是每个子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后,父进程没有来得及处理,这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时处理,可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态,但这并不等于子进http://www.bdx-leb.com/d551/b9f78543be77.html程不经过僵尸状态。  如果父进程在子进程结束之前退出,则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对子进程进行处理。
      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。例如有这样一个父进程:它定期的产生一个子进程,这个子进程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,当我们需要消灭系统中大量的http://www.bdx-leb.com/a41b/bcece5e80795.html僵死进程时, 就要把产生大量僵死进程的那个杀掉(也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号)。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。

僵尸进程与孤儿进程的区别

孤儿进程是子进程还在运行,而父进程挂了,子进程被http://www.bdx-leb.com/6441/49754b615624.htmlinit进程收养。僵尸进程是父进程还在运行但是子进程挂了,但是父进程却没有使用wait来清理子进程的进程信息,导致子进程虽然运行实体已经消失,但是仍然在内核的进程表中占据一条记录,这样长期下去对于系统资源是一个浪费。僵尸进程将会导致资源浪费,而孤儿则不会。

参考资料

《unix环境高级编程》第八章 http://www.rosoo.net/a/201109/15071.html http://blog.chinaunix.net/uid-1829236-id-3166986.html http://forkhope.diandian.com/post/2012-10-01/40040574200 http://blog.csdn.net/metasearch/article/details/2498853 http://blog.csdn.net/yuwenliang/article/details/6770750

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