僵尸进程

1.什么是僵尸进程?
In UNIX System terminology, a process that has terminated, but whose parent has not yet waited for it, is called a zombie.
在UNIX 系统中,一个进程结束了,但是他的父进程没有等待(调用wait / waitpid)他, 那么他将变成一个僵尸进程.

但是如果该进程的父进程已经先结束了,那么该进程就不会变成僵尸进程, 因为每个进程结束的时候,系统都会扫描当前系统中所运行的所有进程, 看有没有哪个进程是刚刚结束的这个进程的子进程,如果是的话,就由Init来接管他,成为他的父进程,从而保证每个进程都会有一个父进程. 而Init进程会自动wait 其子进程,因此被Init接管的所有进程都不会变成僵尸进程.

一个进程在调用exit命令结束自己的生命的时候，其实它并没有真正的被销毁，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构（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）

2. 僵尸进程的危害
由于子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程, 即父进程永远无法预测子进程到底什么时候结束.  那么会不会因为父进程太忙来不及waid子进程, 或者说不知道子进程什么时候结束, 而丢失子进程结束时的状态信息呢?  不会.因为UNIX提供了一种机制可以保证 只要父进程想知道子进程结束时的状态信息, 就可以得到. 这种机制就是:
在每个进程退出的时候,内核释放该进程所有的资源,包括打开的文件,占用的内存等. 但是仍然为其保留一定的信息(包括进程号the process ID,退出状态the termination status of the process,运行时间the amount of CPU time taken by the process等), 直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放. 但这样就导致了问题,如果你进程不调用wait / waitpid的话, 那么保留的那段信息就不会释放,其进程号就会一定被占用,但是系统所能使用的进程号是有限的,如果大量的产生僵死进程,将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程. 此即为僵尸进程的危害,应当避免.

3.僵尸进程的避免
    1、父进程通过wait和waitpid等函数等待子进程结束，这会导致父进程挂起
    2. 如果父进程很忙，那么可以用signal函数为SIGCHLD安装handler，因为子进程结束后，父进程会收到该信号，可以在handler中调用wait回收
    3. 如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal（SIGCHLD, SIG_IGN） 通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收，并不再给父进程发送信号
    4. 还有一些技巧，就是fork两次，父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收。不过子进程的回收还要自己做。 下面就是Stevens给的采用两次folk避免僵尸进程的示例.

Example
Recall our discussion in Section 8.5 about zombie processes. If we want to write a process so that it forks a child but we don't want to wait for the child to complete and we don't want the child to become a zombie until we terminate, the trick is to call fork twice. The program in Figure 8.8 does this.  We call sleep in the second child to ensure that the first child terminates before printing the parent process ID. After a fork, either the parent or the child can continue executing; we never know which will resume execution first. If we didn't put the second child to sleep, and if it resumed execution after the fork before its parent, the parent process ID that it printed would be that of its parent, not process ID 1.  Executing the program in Figure 8.8 gives us
$ ./a.out  
$ second child, parent pid = 1

Note that the shell prints its prompt when the original process terminates, which is before the second child prints its parent process ID. Figure 8.8. Avoid zombie processes by calling fork twice
#include "apue.h"
#include

int
main(void)
...{
     pid_t    pid;

    if ((pid = fork()) < 0) ...{
         err_sys("fork error");
     } else if (pid == 0) ...{     /**//* first child */
        if ((pid = fork()) < 0)
             err_sys("fork error");
        else if (pid > 0)
             exit(0);    /**//* parent from second fork == first child */
        /**//*
          * We're the second child; our parent becomes init as soon
          * as our real parent calls exit() in the statement above.
          * Here's where we'd continue executing, knowing that when
          * we're done, init will reap our status.
         */
         sleep(2);
         printf("second child, parent pid = %d ", getppid());
         exit(0);
     }
   
    if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid)  /**//* wait for first child */
         err_sys("waitpid error");

    /**//*
      * We're the parent (the original process); we continue executing,
      * knowing that we're not the parent of the second child.
     */
     exit(0);
}

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。补救办法是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。
僵尸进程是指的父进程已经退出,而该进程dead之后没有进程接受,就成为僵尸进程.(zombie)进程

怎样产生僵尸进程的：
　　一个进程在调用exit命令结束自己的生命的时候，其实它并没有真正的被销毁，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构（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）。在Linux进程的状态中，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，除此之外，僵尸进程不再占有任何内存空间。它需要它的父进程来为它收尸，如果他的父进程没安装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，那么它就一直保持僵尸状态，如果这时父进程结束了，那么init进程自动会接手这个子进程，为它收尸，它还是能被清除的。但是如果如果父进程是一个循环，不会结束，那么子进程就会一直保持僵尸状态，这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程。

3、僵尸进程的处理：
     **它需要它的父进程来为它收尸，如果他的父进程没安装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，那么它就一直保持僵尸状态；
       存在的问题：如果父进程是一个循环，不会结束，那么子进程就会一直保持僵尸状态，这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程，系统的性能可能会收到影响。
     ** 如果这时父进程结束了，那么init进程自动会接手这个子进程，为它收尸，它还是能被清除的。

4、子进程结束后为什么要进入僵尸状态?
    * 因为父进程可能要取得子进程的退出状态等信息。

5、僵尸状态是每个子进程比经过的状态吗？
      是的。
     * 任何一个子进程(init除外)在exit()之后，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，等待父进程处理。这是每个 子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时 处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。
      * 如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。

6、如何查看僵尸进程：
ps -ef|grep defunc可以找出僵尸进程.
有些ZOMBIE进程时用kill -9也不能杀死，而且消耗了很多系统资源不能释放，如果系统在shutdown时发出信息:some process wouldn’t die. 这就意味这有些进程不能被reboot发出的kill –9杀掉，这些很可能就是僵尸进程。

可以用ps 的 – l 选项,得到更详细的进程信息.
F(Flag)：一系列数字的和，表示进程的当前状态。这些数字的含义为：
00：若单独显示，表示此进程已被终止。
01：进程是核心进程的一部分，常驻于系统主存。如：　　　 sched、 vhand 、bdflush 等。
02：Parent is tracing process.
04 ：Tracing parent's signal has stopped the process; the parent　is waiting ( ptrace(S)).
10：进程在优先级低于或等于25时，进入休眠状态，而且不能用信号唤醒，例如在等待一个inode被创建时　　　
20：进程被装入主存（primary memory）
40：进程被锁在主存，在事务完成前不能被置换　　　e

S(state of the process )
O：进程正在处理器运行　
S：休眠状态（sleeping）
R：等待运行（runable）　　　
I：空闲状态（idle）
Z：僵尸状态（zombie）　　　
T：跟踪状态（Traced）
B：进程正在等待更多的内存页
C(cpu usage)：cpu利用率的估算值

清除ZOMBIE（僵尸）进程可以使用如下方法：
1> kill –18 PPID （PPID是其父进程）
这个信号是告诉父进程，该子进程已经死亡了，请收回分配给他的资源。

SIGCONT也是一个有意思的信号。如前所述，当进程停止的时候，这个信号用来告诉进程恢复运行。该信号的有趣的地方在于：它不能被忽略或阻塞，但可以被捕获。这样做很有意义：因为进程大概不愿意忽略或阻塞SIGCONT信号，否则，如果进程接收到SIGSTOP或SIGSTP的时候该怎么办？缺省行为是丢弃该信号。

2>如果不行则看能否终止其父进程（如果其父进程不需要的话）。先看其父进程又无其他子进程，如果有，可能需要先kill其他子进程，也就是兄弟进程。方法是：
kill –15 PID1 PID2(PID1,PID2是僵尸进程的父进程的其它子进程)。
然后再kill父进程：kill –15 PPID

这样僵尸进程就可能被完全杀掉了。