【Linux】什么是僵尸进程（状态）？什么是孤儿进程？各自有什么危害？如何解决？

小咪咪 2022-11-27 00:38 257阅读 0赞

**1.僵尸进程**  
**1.1 形成原因**  
僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当子进程退出并且父进程没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程。僵尸进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。  
**总的来说，就是只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入僵尸状态（Z状态）。**

创建一个僵尸进程：

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    
    int main()
    {
        
        pid_t pid=fork();
        if(pid<0)
        {
        
            perror("fork");
            return 0;
        }
        else if(pid==0)
        {
        
            int count=20;
            while(1)
            {
        
                if(count<=0)
                {
        
                    break;
                }
                printf("i am child,pid=[%d],ppid=[%d]\n",getpid(),getppid());
                count--;
                sleep(1);
            }
        }
        else
        {
        
            while(1)
           {
        
                printf("i am father,pid=[%d],ppid=[%d]\n",getpid(),getppid());
                sleep(2);
           }
        }
        return 0;
    }

20秒内，child每隔一秒打印一次，father每隔两秒打印一次。  
![在这里插入图片描述][2020081217142486.png_pic_center]  
父进程和子进程的状态都是S+（+代表前台进程，没有+代表后台进程）。  
![在这里插入图片描述][20200812171523748.png_pic_center]  
20秒后，子进程退出，而父进程还在运行。  
![在这里插入图片描述][20200812171717980.png_pic_center]  
父进程状态为S+，子进程状态为Z+。  
![在这里插入图片描述][20200812171912210.png_pic_center]  
**1.2 危害**  
1.维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task\_struct(PCB)中，换句话说，僵尸状态一直不退出，PCB一直都要维护。  
2.假设一个父进程创建很多子进程不回收，会造成内存资源浪费。  
3.会造成内存泄漏。  
**1.3 解决方案**  
进程等待—wait函数和waitpid函数  
**wait函数**  
创建一个子进程，子进程正常逻辑，父进程调用wait函数来进行等待，当子进程退出的时候，由于父进程在等待，所以子进程就不会变成僵尸进程。

pid_t wait(int*status);

返回值：成功返回被等待进程pid，失败返回-1  
status为输出型参数，参数的类型为int类型。  
int类型为4字节，但是status只用到后两个字节，即实际有效部分为后两个字节。  
![在这里插入图片描述][20200812203028297.png_pic_center]  
低8位又分为两部分：第8位表示coredump标志位；低7位表示进程收到的终止信号。  
![在这里插入图片描述][2020081220321599.png_pic_center]  
进程正常退出：  
只用到了后两个字节当中的高一个字节，即高8位在被使用。  
![在这里插入图片描述][20200812203421834.png_pic_center]  
在该8位当中，保存的是程序的退出码  
获取退出码：（status>>8）&0xFF  
进程异常退出：  
只用到了后面两个字节中的低字节，即低8位被使用。  
![在这里插入图片描述][20200812203838588.png_pic_center]  
获取coredump标志位：（status>>7）&0x1  
获取进程终止信号：（status）&0x7f

使用wait函数代码：

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/wait.h>//调用wait函数用到的文件
    #include <stdlib.h>
    
    int main()
    {
        
        pid_t pid = fork();
        if(pid < 0)
        {
        
            perror("fork");
            return 0;
        }
        else if(pid == 0)
        {
        
            int count = 20;
            while(1)
            {
        
               if(count<=0)
               {
         
                   break;
               }
                printf("i am child pid = [%d],ppid = [%d]\n",getpid(),getppid());
                count--;
                sleep(1);
            }
        }
        else
        {
        
            printf("begin--->i am father pid=[%d],ppid=[%d]\n",getpid(),getppid());
            int status;
            wait(&status);
            while(1)
            {
        
                printf("i am father pid=[%d],ppid=[%d]\n",getpid(),getppid());
                sleep(1);
            }
        }
            
        return 0;
    }

父进程一开始调用wait函数，就会**阻塞**在wait函数中，等待子进程。直到子进程退出，wait函数调用才返回，父进程接着执行wait函数之后的代码。这里引出**阻塞**和**非阻塞**的概念。

**阻塞**就是当调用函数需要等待一定条件成熟的时候，返回；条件不成熟就不返回。  
**非阻塞**就是当调用函数需要等待一定条件成熟的时候，返回；条件不成熟，报错也要返回。因此函数调用都是成功的，最终函数功能是否完成的依据是函数返回值：  
\-1表示函数都没有调用成功  
大于0表示等待到了子进程  
等于0表示功能没有完成，没有等待到子进程就返回了

**waitpid函数**

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID； 如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在  
pid：告诉waitpid函数，需要等待的子进程的进程  
pid==-1:表示等待任意子进程  
pid>0:表示等待指定的子进程，子进程的进程号就是传入的pid的值

status:和wait函数当中的status参数含义一致

options:设置waitpad函数是阻塞还是非阻塞  
0：阻塞  
WNOHANG：非阻塞，如果调用非阻塞，当子进程没有退出的时候，waitpid函数会报错返回。  
waitpid(pid>0,status,0)相当于wait函数

使用waitpid函数代码：

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/wait.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main()
    {
        
        pid_t pid = fork();
        if(pid < 0)
        {
        
            perror("fork");
            return 0;
        }
        else if(pid == 0)
        {
        
            int count = 20;
            while(1)
            {
        
               if(count<=0)
               {
        
                    break;
                }
                printf("i am child pid = [%d],ppid = [%d]\n",getpid(),getppid());
                count--;
                sleep(1);
            }
        }
        else
        {
        
            printf("begin--->i am father pid=[%d],ppid=[%d]\n",getpid(),getppid());
            int status;
            waitpid(pid,&status,WNOHANG）;
            //waitpid(pid,&status,0）
            while(1)
            {
        
                printf("i am father pid=[%d],ppid=[%d]\n",getpid(),getppid());
                sleep(1);
            }
        }
            
        return 0;
    }

**2.孤儿进程**  
**2.1 形成原因**  
父进程先于子进程退出，子进程会被1号进程领养，1号进程称init进程。1号进程会在子进程退出的时候，回收子进程的退出信息，防止子进程变成僵尸进程。

创建一个孤儿进程：

#include <stdio.h> 
    #include <unistd.h> 
    #include <stdlib.h>
     
    int main() 
    {
            
    	pid_t id = fork();    
    	if(id < 0)
    	{
               
     		perror("fork");        
     		return 0;    
     	}    
     	else if(id == 0)
    	{
         
    	    sleep(5);   
    		printf("I am child, pid=[%d],ppid=[%d]\n", getpid(),getppid());            
    	}
    	else
    	{
               
    		printf("I am parent, pid=[%d],ppid=[%d]\n", getpid(),getppid());        
    		sleep(2);            
    	}    
     return 0; 
    }

**2.2 危害**  
没什么危害，因为该进程只是父进程换成了init进程，依然可以正常运行。

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[20200812171523748.png_pic_center]: /images/20221124/f8377dafcda849efb8e1c16dca53d6b5.png
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[2020081220321599.png_pic_center]: /images/20221124/cfe979bf2c8445f5af0a2ebbd42f1ebf.png
[20200812203421834.png_pic_center]: /images/20221124/5e96de4e4bee4b1fb7647c5154c7a2cc.png
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