Linuxc – 僵尸进程的产生和清除

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2019-7-20

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linuxc僵尸进程的产生和清除

什么是僵尸进程

  僵尸进程是指它的父进程已经退出(父进程没有等待(调用wait/waitpid)它),而该进程dead之后没有进程接受,就成为僵尸进程,也就是(zombie)进程。

僵尸进程是怎么样产生

  一个进程在调用exit命令结束自己的生命的时候,其实它并没有真正的被销毁,而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构(系统调用exit,它的作用是使进程退出,但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程,并不能将其完全销毁)。

  在Linux进程的状态中,僵尸进程是非常特殊的一种,它已经放弃了几乎所有内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,仅仅在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集,除此之外,僵尸进程不再占有任何内存空间。它需要它的父进程来为它收尸。

  如果他的父进程没安装SIGCHLD信号处理函数调用wait或waitpid()等待子进程结束,又没有显式忽略该信号,那么它就一直保持僵尸状态,如果这时父进程结束了,那么init进程自动会接手这个子进程,为它收尸,它还是能被清除的。

  但是如果父进程是一个循环,不会结束,那么子进程就会一直保持僵尸状态,这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程。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.

如下代码,子进程先于父进程退出,在父进程执行的5s内,子进程将为僵尸:

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <signal.h>    
#include <unistd.h>    
    
int main() {   
    //子进程的pid    
    int c_pid;   
    int pid;   
    
    if ((pid = fork())) {   
        //父进程    
        c_pid = pid;   
        printf("The child process is %d\n", c_pid);   
        sleep(5);   
        exit(0);   
    } else {   
        //子进程    
        printf("I 'm a child.\n");   
        exit(0);   
    }   
}

如何快速找出僵尸程序

打开终端并输入下面命令:

ps aux | grep Z

会列出进程表中所有僵尸进程的详细内容。

怎么干掉这些僵尸程序

用 SIGCHLD信号来杀死僵尸进程

正常情况下我们可以用 SIGKILL 信号来杀死进程,但是僵尸进程已经死了, 你不能杀死已经死掉的东西。 因此你需要输入的命令应该是:

ps -ef | grep pid 首先查看僵尸进程的父进程pid,输出结果的第三列ppid就是父进程的pid

kill -s SIGCHLD ppid

将这里的 pid 替换成父进程的进程 id,这样父进程就会删除所有以及完成并死掉的子进程了。

程序中避免僵尸进程的产生

  1. 父进程调用wait/waitpid。
  2. 父进程先于子进程退出,子进程自动托管到init进程。
  3. fork()两次,调用孙子进程。
  4. 绑定SIGCHLD信号处理函数,在信号处理函数中调用wait。
  5. 绑定SIGCHLD信号处理函数SIG_IGN。(不推荐)

父进程调用wait/waitpid

父进程调用waitpid()等函数来接收子进程退出状态。

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <signal.h>    
#include <unistd.h>    
#include <sys/wait.h>    
    
int main() {   
    //子进程的pid    
    int c_pid;   
    int pid;   
    
    if ((pid = fork())) {   
        //父进程    
        c_pid = pid;   
        printf("The child process is %d\n", c_pid);   
        //阻塞等待子进程    
        int status;   
        if ((pid = wait(&status)) != -1 && pid == c_pid) {   
            //成功回收子进程    
            printf("The child exit with %d\n", WEXITSTATUS(status));   
            fflush(stdin);   
        }  
        printf("Now , The child has been exit , and I will sleep.\n");   
        sleep(20);   
        exit(0);   
    } else {   
        //子进程    
        printf("I 'm a child.\n");   
        sleep(5);   
        exit(0);   
    }   
}  

父进程先exit,子进程托管到init进程

父进程先结束,子进程则自动托管到Init进程(pid = 1)。

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <signal.h>    
#include <unistd.h>    
#include <sys/wait.h>    
    
int main() {   
    //子进程的pid    
    int c_pid;   
    int pid;   
    
    if ((pid = fork())) {   
        //父进程      
        printf("I'm father id = %d.The child process is %d\n", getpid(), pid);   
        exit(0);   
    } else {   
        //子进程    
        printf("I 'm a child.\n");   
        sleep(5);   
        exit(0);   
    }   
}  

fork()两次,调用孙子进程

父进程一次fork()后产生一个子进程随后立即执行waitpid(子进程pid, NULL, 0)来等待子进程结束,然后子进程fork()后产生孙子进程随后立即exit(0)。这样子进程顺利终止(父进程仅仅给子进程收尸,并不需要子进程的返回值),然后父进程继续执行。这时的孙子进程由于失去了它的父进程(即是父进程的子进程),将被转交给Init进程托管。于是父进程与孙子进程无继承关系了,它们的父进程均为Init,Init进程在其子进程结束时会自动收尸,这样也就不会产生僵尸进程了。

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <signal.h>    
#include <unistd.h>    
#include <sys/wait.h>    
    
int main() {   
    //子进程的pid    
    int c_pid;   
    int pid;   
    
    if ((pid = fork())) {   
        //父进程    
        c_pid = pid;   
        printf("I'm father id = %d.The child process is %d\n", getpid(), c_pid);   
        //阻塞等待子进程    
        int status;   
        if ((pid = wait(&status)) != -1 && pid == c_pid) {   
            //成功回收子进程    
            printf("The child exit with %d\n", WEXITSTATUS(status));   
            fflush(stdin);   
        } 
        exit(0);   
    } else {
        if ((pid = fork())) {
            //子进程 
            printf("I 'm a child pid = %d. my child pid = %d. exit.\n", getpid(), pid);
            exit(0);
        } else {
            //孙子进程
            sleep(20);
            printf("I 'm a grandson pid = %d. exit\n", pid);
            exit(0);
        }
           
    }   
} 

绑定SIGCHLD信号处理函数,在信号处理函数中调用wait

阻塞等待,那么父进程就无法做其他事;

父进程退出,在创建守护进程时候会有,但是我们并不想让父进程退出;

fork()两次,孤儿进程不易由我们程序来管理;

man wait,查看NOTES章节,可以找到:子进程退出的时候,会发送SIGCHLD信号,默认的POSIX不响应

所以设置处理SIGCHLD信号的函数,可以用于异步回收fork子进程。

注意:信号产生触发信号处理函数时,会中断某些函数,例如poll、select、epoll等。

​ 详情见《unix网络编程》5.8小节,POSIX信号处理

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <signal.h>    
#include <unistd.h>    
#include <sys/wait.h>    
    
void sig_chld(int num) {    
    pid_t pid;
    int stat;
    while ( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0) // 循环处理完所有的信号
        printf("child %d terminated\n", pid);
    return;
}   
    
int main() {   
    //子进程的pid    
    int c_pid;   
    int pid;   
    
    signal(SIGCHLD, sig_chld);   
    
    if ((pid = fork())) {   
        //父进程    
        c_pid = pid;   
        printf("The child process is %d\n", c_pid);   
    
        //父进程不用等待,做自己的事情吧~    
        for (int i = 0; i < 10; i++) {   
            printf("Do parent things.\n");   
            sleep(1);   
        }   
    
        exit(0);   
    } else {   
        //子进程    
        printf("I 'm a child.\n");   
        sleep(2);   
        exit(0);   
    }   
}  

绑定SIGCHLD信号处理函数SIG_IGN

不推荐使用,因为POSIX标准中未规定SIG_IGN,会破坏程序的可移植性。

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <signal.h>    
#include <unistd.h>    
#include <sys/wait.h>     
    
int main() {   
    //子进程的pid    
    int c_pid;   
    int pid;   
    
    signal(SIGCHLD,SIG_IGN); 
    
    if ((pid = fork())) {   
        //父进程    
        c_pid = pid;   
        printf("The child process is %d\n", c_pid);   
    
        //父进程不用等待,做自己的事情吧~    
        for (int i = 0; i < 10; i++) {   
            printf("Do parent things.\n");   
            sleep(1);   
        }   
    
        exit(0);   
    } else {   
        //子进程    
        printf("I 'm a child.\n");   
        sleep(2);   
        exit(0);   
    }   
}  

作者:Jonathan