【Linux】剖析僵尸进程和孤儿进程

在操作系统内核中，具体的进程状态有：R（运行状态）、S（可中断睡眠状态）、D（磁盘睡眠状态，不可被打断）、T（暂停状态）、t（跟踪状态）、X（死亡状态）、Z（僵尸状态）。那么接下来详细讲解一下僵尸进程（Zombie），它是一个比较特殊的进程状态。

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一、僵尸进程

我们先来看一段代码。

#include
   
    #include
    
     int main(){
       printf("---begin---\n");    //进程创建    pid_t ret = fork();    if(ret < 0)    {
           perror("fork error\n");        return 0;    }    else if(ret == 0)    {
           //子进程            printf("i am child pid=[%d] ppid[%d]\n",getpid(),getppid());            sleep(20);    }    else    {
           //父进程        while(1)        {
               printf("i am father pid=[%d] ppid[%d]\n",getpid(),getppid());            sleep(1);        }    }    return 0;}

运行： 可以看到父进程的 PID 是 10377，子进程的 PID 是 10378。

在这里插入图片描述

分析代码： 通过可以知道，父进程一直在 while 循环，子进程 sleep 个 20 秒会退出。用 ps aux | grep [程序名称] 查看进程信息，可以看到子进程从刚开始的 S（可中断睡眠模式）变成 Z（僵尸状态）。这是为什么呢？

1.1 产生僵尸进程的原因

子进程先于父进程退出，父进程来不及回收子进程的的资源，导致子进程变成僵尸进程。而此时子进程的 PCB ( task_struct) 还在操作系统内核中被双向链表管理着，但对于子进程而言，程序已经退出，不能执行任何用户写的代码，子进程的状态会变成 Z 状态，刀枪不入。

僵尸进程对应的进程状态是 Z 状态，并且使用 kill 命令或者 kell -9 都结束不了僵尸进程。

在这里插入图片描述

补充： 使用 pstack [PID] 命令可以查看程序的调用堆栈情况

1.2 僵尸进程的危害

如果产生僵尸进程之后，僵尸进程是不能被 kill -9 强杀杀死的 (因为程序已经退出了)。也就意味着操作系统内核用双向链表还管理着僵尸进程的 PCB (task_struct)，操作系统内核维护这样的结构体是需要消耗内存的，程序员还结束不了僵尸进程，操作系统就会内存泄漏。

1.3 如何预防僵尸进程的产生

僵尸进程产生的本质原因是因为子进程先于父进程退出，抓住问题的本质，来看看该如何预防僵尸进程的产生。

1、让子进程不要先于父进程退出。~呃呃呃 ~ 呃~ 这个好像可能性不大，不可取。

2、进程等待。~ 呃 ~ 这个可取，优雅的预防。详细内容参考这篇博文👉

3、将父进程 kill 掉，让僵尸进程成孤儿进程被1号进程所领养，1号进程回收僵尸进程的资源。~ 呃呃 ~ 这个还想不太可取，有点杀敌一千自损八百的感觉。

二、孤儿进程

2.1 产生孤儿进程的原因

父进程先于子进程退出，子进程会被1号进程所领养（1号进程又被称之为 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。

2.2 现象

我们再来看这段代码。

#include
   
    #include
    
     int main(){
       printf("---begin---\n");    //进程创建    pid_t ret = fork();    if(ret < 0)    {
           perror("fork error\n");        return 0;    }    else if(ret == 0)    {
           //子进程            printf("i amchild pid=[%d] ppid[%d]\n",getpid(),getppid());            sleep(20);    }    else    {
           //父进程            printf("i am father pid=[%d] ppid[%d]\n",getpid(),getppid());            sleep(5);    }    return 0;}

运行： 可以看到父进程的 PID 是 19069，子进程的 PID 是 19070。

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分析代码： 通过可以知道，父进程 sleep 个5秒会退出，子进程 sleep 个20 秒然后退出，也就是说父进程先于子进程退出。用 ps -ef | grep [程序名称] 查看进程PID，可以看到 5 秒后父进程退出，随后子进程的 PPID 从刚开始 19069 变为1，也就是说父进程先于子进程退出，子进程被 1 号进程所领养，1 号进程在子进程退出时回收退出信息。

2.3 注意

孤儿进程不是一种进程状态！！！而是一种进程种类的名称。

一个进程的进程状态只有 R、S、D、T、t、Z、X。

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