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关于linux:一文搞懂孤儿进程和僵尸进程

作者：

jiezi

在

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前言

过程就是运行起来的一个程序，然而过程并不局限于执行起来的代码，他的作用范畴还有很多，如存放数据的内存地址空间，执行线程，关上的文件，挂起的信号，处理器状态等。

过程在创立的时候开始存活，Linux零碎会调用fork()办法复制一个现有过程来创立一个全新的过程，新产生的过程为子过程，创建者过程为父过程。当程序完结运行时，通过exit()零碎调用退出执行，该过程占用的资源包含内存空间，线程等被开释掉。

过程家族树

过程都是由其余过程创立进去的，每个过程都有本人的PID(过程标识号)，在Linux零碎的过程之间存在一个继承关系，所有的过程都是init过程的后辈。能够通过pstree命令查看到过程的族谱。零碎中的每个过程必定会有一个父过程，能够在/proc文件系统中看到过程对应的父过程号，也能够通过ps -ef命令。

Linux过程波及过程的所有操作都围绕过程描述符开展，就是task_struct构造体。构造体蕴含好几百个字段，该构造体能够残缺的形容一个正在执行的程序，如虚拟地址空间的信息，关上的文件，过程的执行状态和信息，命名空间，身份信息等。

在每个过程的task_struct中，用字段parent示意该过程的父过程，sibling代表兄弟过程链表，children代表子过程链表，实践上能够通过每一个过程获取任何过程。

//构造体中相干字段
struct task_struct{
    ...
    struct task_struct *parent; /* 父过程 */ 
    struct list_head children; /* 子过程链表 */ 
    struct list_head sibling; /* 连贯到父过程的子过程链表，兄弟过程 */ 
    ....
}

过程终结

当过程终结时候，零碎须要开释他所占有的所有资源。过程通过exit()零碎调用完结过程，这个调用可能是来自过程外部的exit()，也可能来自内部的信号。在完结时候，该过程会应用该零碎调用开释本人的空间，包含援用的文件，内存描述符，还会给本人的父过程发送信号，给本人的子过程寻找一个父过程等操作。

调用完结后，此时该过程并没有齐全从零碎上隐没，过程的过程描述符仍然存在于零碎中，存在的惟一目标就是向父过程提供信息。

与自然规律相同，过程的收尾工作总是由该过程的父过程来做的，父过程会通过wait()零碎调用来开释该过程最初残余的过程标识符，slab缓存等，该调用会阻塞以后父过程，直到某个子过程退出。

对于过程退出，能够联合看一下Linux bash怎么做的。

  • 首先ps命令获取bash的过程PID

  • 再开一个bash页面，查看上个bash过程的零碎调用
$ sudo strace -p <Pid>

能够看到该过程的零碎调用曾经被捕捉。

  • 输出一条命令回车，察看零碎调用状况

这里一条命令相当于一个bash的子过程，这里以tail为例。能够看到阻塞到该零碎调用，也就是在期待回收子过程。

应用Ctrl+C完结过程tail时候，返回了tail过程的Pid。

理解了这些后，接下来了解僵尸过程和孤儿过程就很容易了。上面通过案例解说一下。

僵尸过程

当过程exit()退出之后，他的父过程没有通过wait()零碎调用回收他的过程描述符的信息，该过程会持续停留在零碎的过程表中，占用内核资源，这样的过程就是僵尸过程。

接下来通过一个demo结构一个僵尸过程。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main ()
{
    /*fpid示意fork函数返回的值,fork会返回两次，
    一次是父过程，返回值是子过程的Pid，在子过程会返回0*/
    pid_t fpid;
    fpid=fork();//fork后会呈现两个分支执行上面的代码，一个父过程，一个新的子过程
    if (fpid < 0)
        printf("fork error!");
    else if (fpid == 0) { //
        printf("child id is %dn",getpid());
        sleep(30);//睡眠30s，在父过程之前退出
        printf("child finally...");
    }
    else { //父过程
        printf("parent id is %dn",getpid());
        sleep(60);
        printf("parend finally...");
    }
}
  • 编译并运行这段代码。
$ gcc -o corpse corpse.c
$ ./corpose

  • pstree查看过程树
$ pstree -p 9106

  • 期待子过程退出，查看子过程的状态
$ cat /proc/<Pid>/status

等到父过程退出之后，再来查看零碎，该僵尸过程在零碎中找不到了。

父过程退出，没有为子过程”收尸”，然而子过程也会一并退出，怎么做到的呢？这就波及到了孤儿过程。

孤儿过程

当一个过程正在运行时，他的父过程突然退出，此时该过程就是一个孤儿过程。作为一个过程，须要找到一个父过程，否则这种过程在退出之后没人回收他的过程描述符，空耗内存。此时该过程会找到一个父过程，如果本人所在的过程组没人收养，那就作为init过程的子过程。

结构一个测试代码：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main ()
{
    /*fpid示意fork函数返回的值,fork会返回两次，
    一次是父过程，返回值是子过程的Pid，在子过程会返回0*/
    pid_t fpid;
    fpid=fork();//fork后会呈现两个分支执行上面的代码，一个父过程，一个新的子过程
    if (fpid < 0)
        printf("fork error!");
    else if (fpid == 0) { //
        printf("child id is %dn",getpid());
        sleep(100);
    }
    else { //父过程
        printf("parent id is %dn",getpid());
        sleep(30);//睡眠30s，在子过程之前退出
        printf("parend finally...");
    }
}
  • 编译并运行
$gcc -o orphan orphan.c
$./orphan

  • pstree查看过程树

  • 等到父过程退出再看过程信息

能够看到看到该过程的父过程变为1，也就是init过程。

Init过程会为每一个子过程应用wait零碎调用，确保不会产生僵尸过程。这里的wait零碎调用指的是waitpid()，会传入一个要期待的过程Pid，期待的指定过程，而不阻塞以后过程去期待。

等到该过程退出后，该过程的过程描述符等信息会被init过程回收，不会造成僵尸过程。

回到上一个僵尸过程的案例中，父过程退出掉后，该过程会找到init作为父过程，init过程针对给过程调用wait()零碎调用回收了该子过程。这就是查问不到这个过程的起因。

处理形式

孤儿过程会由init过程收养作为子过程，所以不会有什么危害；僵尸过程会占用过程号，以及未回收的文件描述符占用空间，如果产生大量的僵尸过程，将会导致系统无奈调配过程号，阐明父过程的代码编写有问题。

$ ps -aux|grep Z

在现实状况下，能够通过kill命令将过程杀死该过程的父过程来完结僵尸过程。当然也要联合具体场景来看待。

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参考书籍

  • 《Linux内核设计与实现》第三章.过程治理
  • 《深刻Linux内核与架构》第二章.过程治理与调度
  • 《后盾开发核心技术与利用实现》第十章.过程

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