linux下进程创建/僵尸进程/孤儿进程

什么是进程：

　　程序加载进内存以后开始执行，执行中的程序就叫做进程。

 

linux下程序的加载过程：

　　bash程序首先调用fork函数创建出一个新的进程，随后调用exec函数执行指定的elf文件，读取elf文件头，判断elf文件的文件类型，完成程序代码段，数据段到进程空间的地址映射。

 

linux下进程管理的相关命令：

　　top：实时显示进程状态，相当于windows的任务管理器。

 

 　　pstree：以树形结构显示进程，根节点是Init进程，进程id为1。

　　 pstree pid：以pid为根，显示进程树。

 

 　　ps aux　　显示所有进程

　　 ps ef　　显示所有进程

　　 ps ef | grep test　　显示名称为test的进程

　　 kill pid　　杀死进程号为pid的进程

　　 kill -9 pid　　暴力杀死进程号为pid的进程

 

fork()函数：

　　fork()函数用于创建一个新进程（子进程）,fork函数调用一次返回两次，在父进程和子进程中分别返回一次，在父进程中返回子进程id，在子进程中返回0，如果创建子进程失败返回0。调用fork函数以后，子进程复制父进程的数据段和堆栈段，共享父进程的代码段。所以在父子进程中对同一个变量的读写是互相不影响的，因为两个进程的数据段堆栈段是独立的。

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

using namespace std;

int g_value = 1;

int main()
{
    int value = 20;
    int *ptr = new int(10);

    auto pid = fork();
    if (pid < 0) {
        cout << "fork failed" << endl;
        delete ptr;
        return 0;
    }

    if (pid == 0) {
　　　　　// 子进程
        g_value++;
        value++;
        (*ptr)++;
        cout << "child g_value:" << g_value << ",value:" << value << ",*ptr:" << *ptr << endl;
    }

    if (pid > 0) {
　　　　  // 父进程
        sleep(2);
        cout << "father g_value:" << g_value << ",value:" << value << ",*ptr:" << *ptr << endl;
    }

    delete ptr;
    return 0;
}

运行结果：在父进程中sleep(2)，让子进程先运行对变量进行+1，然后在父进程中输出变量，发现变量值没有被改变，说明父子进程的内存的独立的。

 

 

vfork()函数：

　　vfork函数也可以创建一个子进程，和fork()函数的区别在于：

　　1：fork函数，父子进程只共享代码段，数据段堆栈段不共享，vfork函数父子进程共享代码段，数据段，堆栈段。

　　2：fork函数，不保证父子进程的执行顺序，vfork函数保证子进程先执行，执行结束以后再执行父进程。

 

进程退出的方式：

　　正常退出：

　　　　1：从Main函数return

　　　　2：调用eixt函数，退出之前会刷新流

　　　　3：调用_eixt函数，退出之前不会刷新流

　　异常退出：

　　　　1：某个信号是进程退出，如ctrl+c，kill

　　　　2：程序发生严重错误，程序崩溃导致进程调用abort函数退出。

 

 孤儿进程和僵尸进程：

　　子进程的结束和父进程的结束是一个异步的过程，父进程永远无法预测子进程到底什么时候结束。

　　孤儿进程：如果父进程先执行结束后退出，子进程还没执行结束，这时子进程就会成为孤儿进程，孤儿进程会被Init进程收养，收养后就不再是孤儿进程了，被收养后就由init进程来回收子进程的退出状态。孤儿进程在系统中只是短暂存在后就被init进程收养，所以孤儿进程是无害的，不需要我们刻意解决孤儿进程。

　　僵尸进程：如果子进程退出，父进程还没有退出并没有回收子进程的退出状态，那么子进程的进程描述符会一致存在于系统中，此时的子进程就会变成僵尸进程，如果不对僵尸进程进行处理，越来越多的僵尸进程会耗尽系统资源，导致不能再创建新的进程。所以僵尸进程需要被解决。

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

using namespace std;

int g_value = 1;

int main()
{
    int value = 20;
    int *ptr = new int(10);

    auto pid = fork();
    if (pid < 0) {
        cout << "fork failed" << endl;
        delete ptr;
        return 0;
    }

    if (pid == 0) {
        g_value++;
        value++;
        (*ptr)++;
        cout << "child g_value:" << g_value << ",value:" << value << ",*ptr:" << *ptr << endl;
    }

    if (pid > 0) {
        sleep(60);
        cout << "father g_value:" << g_value << ",value:" << value << ",*ptr:" << *ptr << endl;
    }

    delete ptr;
    return 0;
}

 

运行结果：父进程等待60秒，子进程先退出，就成为了僵尸进程，用top命令可以看到当前存在一个僵尸进程。

 

 

怎样解决僵尸进程：

　　方法1：pid_t wait(int *status)函数，调用wait函数回收子进程的退出状态，成功返回子进程id，失败返回-1，子进程的退出状态保存在status中，该函数是阻塞的，如果没有子进程退出，将一致阻塞父进程，知道有子进程退出才会唤醒父进程。

　　方法2：pid_t waitpid(int pid, int *status, int options)函数，pid表示等待终止的目标进程，传入-1代表任意进程，options设置成WHOHANG表示不阻塞等待，但需要不断循环调用waitpid函数判断是否有子进程退出。

　　方法3：利用信号机制，子进程结束时会产生一个信号传到父进程，我们在父进程中注册子进程退出信号的处理函数，在处理函数中调用wait函数或waitpid函数回收子进程退出状态就可以销毁僵尸进程了。