16、Linux中的僵尸进程
解释一:[1,2]
●Unix编程中所谓"僵尸进程"指什么,什么情况下会产生僵尸进程,如何杀掉僵尸进程:
在fork()/execve()过程中,假设子进程结束时父进程仍存在,而父进程fork()之前既没安装SIGCHLD信号处理函数调用wait或waitpid()等待子进程结束,又没有显式忽略该信号,则子进程成为僵尸进程,无法正常结束,此时即使是root身份kill -9也不能杀死僵尸进程(僵死进程实际上是已死的进程,你当然不能杀死一个死人)
●在一个进程调用了exit之后,该进程并非马上就消失掉,而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构。在Linux进程的5种状态中,僵尸进程是非常特殊的一种,它已经放弃了几乎所有内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,仅仅在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集(如供父进程),除此之外,僵尸进程不再占有任何内存空间。从这点来看,僵尸进程虽然有一个很酷的名字,但它的影响力远远抵不上那些真正的僵尸兄弟,真正的僵尸总能令人感到恐怖,而僵尸进程却除了留下一些供人凭吊的信息,对系统毫无作用。
●系统调用exit,它的作用是使进程退出,但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程,并不能将其完全销毁。僵尸进程虽然对其他进程几乎没有什么影响,不占用CPU时间,消耗的内存也几乎可以忽略不计,但有它在那里呆着,还是让人觉得心里很不舒服。而且Linux系统中进程数目是有限制的,在一些特殊的情况下,如果存在太多的僵尸进程,也会影响到新进程的产生。
●如何清理僵尸进程:用wait()和waitpid()系统调用可以清理僵尸进程,或者杀死僵尸进程的父进程(僵尸进程的父进程必然存在),僵尸进程成为"孤儿进程",过继给1号进程init,init始终会负责清理僵尸进程。
下面这段比喻形容了进程的一生,也更容易看出僵尸进程所处的阶段:
随着一句fork,一个新进程呱呱落地,但它这时只是老进程的一个克隆。
然后随着exec,新进程脱胎换骨,离家独立,开始了为人民服务的职业生涯。
人有生老病死,进程也一样,它可以是自然死亡,即运行到main函数的最后一个"}",从容地离我们而去;也可以是自杀,自杀有2种方式,一种是调用exit函数,一种是在main函数内使用return,无论哪一种方式,它都可以留下遗书,放在返回值里保留下;它还甚至能可被谋杀,被其它进程通过另外一些方式结束他的生命。
进程死掉以后,会留下一具僵尸,wait和waitpid充当了殓尸工,把僵尸推去火化,使其最终归于无形。
这就是进程完整的一生。[1,2]
处理:
*显式忽略SIGCHLD信号是指类似这样的代码:
signal( SIGCHLD, SIG_IGN );
*安装SIGCHLD信号句柄是指类似这样的代码:
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
static void on_sigchld ( int signo )
...{
pid_t pid;
int status;
while ( ( pid = waitpid( -1, &status, WNOHANG ) ) > 0 )
...{
/*
演示用,不推荐在信号句柄中使用fprintf()
*/
fprintf( stderr, "child <%u> terminated", ( unsigned int )pid );
}
return;
} /**//* end of on_sigchld */
... ...
signal( SIGCHLD, on_sigchld );
当然,不建议使用signal(),应该使用sigaction()。[1]
解释二:[3]
僵尸进程中保存着很多对程序员和系统管理员非常重要的信息,首先,这个进程是怎么死亡的?是正常退出呢,还是出现了错误,还是被其它进程强迫退出的?其次,这个进程占用的总系统CPU时间和总用户 CPU时间分别是多少?发生页错误的数目和收到信号的数目。这些信息都被存储在僵尸进程中,试想如果没有僵尸进程,进程一退出,所有与之相关的信息都立刻归于无形,而此时程序员或系统管理员需要用到,就只好干瞪眼了。
那么,我们如何收集这些信息,并终结这些僵尸进程呢?就要靠waitpid调用和wait调用。这两者的作用都是收集僵尸进程留下的信息,同时使这个进程彻底消失。
wait
pid_t wait(int *status)
1)进程一旦调用了wait,就立即阻塞自己,由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出,如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程,wait就会收集这个子进程的信息,并把它彻底销毁后返回;如果没有找到这样一个子进程,wait就会一直阻塞在这里,直到有一个出现为止。
参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态,它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意,只想把这个僵尸进程消灭掉,(事实上绝大多数情况下,我们都会这样想),我们就可以设定这个参数为NULL,就象下面这样:
pid = wait(NULL);
如果成功,wait会返回被收集的子进程的进程ID,如果调用进程没有子进程,调用就会失败,此时wait返回-1,同时errno被置为ECHILD。
参数status
如果参数status的值不是NULL,wait就会把子进程退出时的状态取出并存入其中,这是一个整数值(int),指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的(一个进程也可以被其他进程用信号结束),以及正常结束时的返回值,或被哪一个信号结束的等信息。由于这些信息被存放在一个整数的不同二进制位中,所以用常规的方法读取会非常麻烦,人们就设计了一套专门的宏(macro)来完成这项工作,下面我们来学习一下其中最常用的两个:
● WIFEXITED(status)
这个宏用来指出子进程是否为正常退出的,如果是,它会返回一个非零值。
(请注意,虽然名字一样,这里的参数status并不同于wait唯一的参数--指向整数的指针status,而是那个指针所指向的整数,切记不要搞混了。)
● WEXITSTATUS(status)
当WIFEXITED返回非零值时,我们可以用这个宏来提取子进程的返回值,如果子进程调用exit(5)退出,WEXITSTATUS (status)就会返回5;如果子进程调用exit(7),WEXITSTATUS(status)就会返回7。请注意,如果进程不是正常退出的,也就是说,WIFEXITED返回0,这个值就毫无意义。
#include #include #include main() { int status; pid_t pc,pr; pc=fork(); if(pc<0) /* 如果出错 */ printf("error ocurred!n"); else if(pc==0){ /* 子进程 */ printf("This is child process with pid of %d.n",getpid()); exit(3); /* 子进程返回3 */ } else{ /* 父进程 */ pr=wait(&status); if(WIFEXITED(status)){ /* 如果WIFEXITED返回非零值 */ printf("the child process %d exit normally.n",pr); printf("the return code is %d.n",WEXITSTATUS(status)); } else /* 如果WIFEXITED返回零 */ printf("the child process %d exit abnormally.n",pr); } }
有兴趣的读者可以自己参阅Linux man pages去了解它们的用法。
2)进程同步
有时候,父进程要求子进程的运算结果进行下一步的运算,或者子进程的功能是为父进程提供了下一步执行的先决条件(如:子进程建立文件,而父进程写入数据),此时父进程就必须在某一个位置停下来,等待子进程运行结束,而如果父进程不等待而直接执行下去的话,可以想见,会出现极大的混乱。这种情况称为进程之间的同步,更准确地说,这是进程同步的一种特例。进程同步就是要协调好2个以上的进程,使之以安排好地次序依次执行。
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
#include
#include
main()
{
pid_t pc, pr;
int status;
pc=fork();
if(pc<0)
printf("Error occured on forking.n");
else if(pc==0){
/* 子进程的工作 */
exit(0);
}else{
/* 父进程的工作 */
pr=wait(&status);
/* 利用子进程的结果 */
}
}
waitpid
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options)
从本质上讲,系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的,但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options,从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。下面我们就来详细介绍一下这两个参数:
● pid
从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出,这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时,在这里有不同的意义。
pid>0时,只等待进程ID等于pid的子进程,不管其它已经有多少子进程运行结束退出了,只要指定的子进程还没有结束,waitpid就会一直等下去。
pid=-1时,等待任何一个子进程退出,没有任何限制,此时waitpid和wait的作用一模一样。
pid=0时,等待同一个进程组中的任何子进程,如果子进程已经加入了别的进程组,waitpid不会对它做任何理睬。
pid<-1时,等待一个指定进程组中的任何子进程,这个进程组的ID等于pid的绝对值。
● options
options提供了一些额外的选项来控制waitpid,目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项,这是两个常数,可以用"|"运算符把它们连接起来使用,比如:
ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);
如果我们不想使用它们,也可以把options设为0,如:
ret=waitpid(-1,NULL,0);
如果使用了WNOHANG参数调用waitpid,即使没有子进程退出,它也会立即返回,不会像wait那样永远等下去。
而WUNTRACED参数,由于涉及到一些跟踪调试方面的知识,加之极少用到,有兴趣的读者可以自行查阅相关材料。
可以看出,wait不就是经过包装的waitpid。察看<内核源码目录>/include/unistd.h文件349-352行就会发现以下程序段:
static inline pid_t wait(int * wait_stat)
{
return waitpid(-1,wait_stat,0);
}
返回值和错误
waitpid的返回值比wait稍微复杂一些,一共有3种情况:
● 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;
当pid所指示的子进程不存在,或此进程存在,但不是调用进程的子进程,waitpid就会出错返回,这时errno被设置为ECHILD;
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
/* waitpid.c */
#include
#include
#include
main()
{
pid_t pc, pr;
pc=fork();
if(pc<0) /* 如果fork出错 */
printf("Error occured on forking.n");
else if(pc==0){ /* 如果是子进程 */
sleep(10); /* 睡眠10秒 */
exit(0);
}
/* 如果是父进程 */
do{
pr=waitpid(pc, NULL, WNOHANG); /* 使用了WNOHANG参数,waitpid不会在这里等待 */
if(pr==0){ /* 如果没有收集到子进程 */
printf("No child exitedn");
sleep(1);
}
}while(pr==0); /* 没有收集到子进程,就回去继续尝试 */
if(pr==pc)
printf("successfully get child %dn", pr);
else
printf("some error occuredn");
}
更详细参见[3]。
Linux中的进程基本状态:
1、执行(R)状态:CPU正在执行,即进程正在占用CPU。
2、就绪(W)状态:进程已经具备的执行的一切条件,正在等待分配CPU的处理时间片。
3、停止(S)状态:进程不能使用CPU。
三个函数:
fork();功能:创建一个新的进程。(fork()<0[出错]、fork()==0[子进程]、fork()>0[父进程]
wait();功能:真正结束进程(收尸)。
exec();功能:执行外部程序。[4]
参考:
[1] http://blog.csdn.net/dai_weitao/archive/2007/08/01/1721184.aspx
[2] http://blog.csdn.net/upcuiling/archive/2006/04/26/678498.aspx
[3] http://blog.csdn.net/xjtuse_mal/archive/2007/05/31/1632185.aspx(详细)
[4] http://blog.csdn.net/stevexk/archive/2006/05/15/729215.aspx