僵尸进程

前言

如果父进程比子进程先退出，子进程将被1号进程所托管(这是一种让进程在后台运行的方法)，而如果子进程比父进程先退出，且父进程并没有处理子进程退出的信息的话，那么子进程将成为僵尸进程.

代码示例：

#include <iostream>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main()
{
    if(fork()==0) return 0;
    for(int i=0;i<1000;i++)
    {
        cout<<"hello world"<<endl;
        sleep(100);
    }
    return 0;
}

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我们可以看到哪怕子进程已经退出了，但是我们查找进程的时候，子进程依旧存在，这时候它就成为了一个僵尸进程。

僵尸进程的危害

Linux内核给每一个子进程都保留了一个数据结构，它包括了进程编号，终止状态，使用cpu时间等等。当父进程处理了子进程的退出之后内核会将这个数据结构释放掉，而父进程如果没有将子进程的退出处理掉，内核就不会释放这个数据结构，这样会导致子进程的基础编号一直被占用，而进程编号的数量是有限的，这样将影响系统去创建新的进程

如何避免僵尸进程

  • 子进程退出的时候，内核需要向父进程发出SIGCHLD信号，如果父进程用signal(SIGCHLD,SIG_INT)来表示对子进程的退出不做处理，内核将自动释放子进程的数据结构

  • 父进程通过wait/waitpid函数等待子进程结束，子进程退出前，父进程将被阻塞

     pid_t wait(int *stat_loc);
 pid_t waitpid(pid_t pid, int *stat_loc, int options);
 pid_t wait3(int *stat_loc, int options, struct rusage *rusage);
 pid_t wait4(pid_t pid, int *stat_loc, int options, struct rusage *rusage);

    返回值是子进程的编号

    变量的说明：

    • pid_t pid：要等待的进程的进程ID。
    • int *stat_loc：用于保存进程退出状态的指针。如果不关心进程的退出状态，可以传递 NULL。
    • int options：等待选项，可用于指定等待行为的一些附加选项。常见的选项包括 WNOHANG （非阻塞等待）和 WUNTRACED （等待暂停子进程状态）。
    • struct rusage *rusage：用于保存子进程资源使用情况的结构体指针。如果不关心子进程的资源使用情况，可以传递 NULL。
    • stzt_loc是子进程终止的信息，如果是正常终止，宏WIFEEXITED(stat_loc)返回真，WEXITSTAUTS(stat_loc)可获取终止状态，如果是异常状态，宏WTERMSIG可获取终止进程的信号

    我们来用一段代码实验一下上述知识点：

    #include <iostream>
#include<unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

using namespace std;

int main()
{
    //父进程
   if(fork()>0)
   {
        int sts;
        pid_t pid=wait(&sts);
        cout<<"已经终止子进程的进程编号为:"<<pid<<endl;
        if(WIFEXITED(sts))
        {
            cout<<"子进程正常退出"<<"子进程的退出状态为"<<WEXITSTATUS(sts)<<endl;
        }
        else
        {
            cout<<"子进程异常退出"<<"子进程的退出状态为"<<WTERMSIG(sts)<<endl;
        }   
   }
   //子进程
   else
   {
        sleep(30);
        cout<<"byebye"<<endl;
        exit(1);
   }
}

Alt text 我们如果尝试使用kill指令去强行结束子进程： Alt text

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  • 如果父进程很忙，我们可以考虑捕获SIGCHLD信号，在信号处理函数里面调用wait()/waitpid()

    代码示例：

    #include <iostream>
#include <unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

using namespace std;

void  func(int signal)
{
    int sts;
    pid_t pid=wait(&sts);
    cout<<"子进程pid为"<<pid<<endl;
    if(WIFEXITED(sts))
    {
        cout<<"子进程正常退出\n"<<"子进程的退出状态为"<<WEXITSTATUS(sts)<<endl;
    }
    else
    { 
        cout<<"子进程异常退出\n"<<"子进程的退出状态为"<<WTERMSIG(sts)<<endl;
    }   
}
int main()
{
    signal(SIGCHLD,func);
    if(fork()>0)
    {
        while(true)
        {
            sleep(1);
            cout<<"父进程忙碌中"<<endl;
        }
    }
    else
    {
        sleep(10);
        int *p=0;
        *p=10;
        exit(1);
    }
}

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