僵尸进程的产生原因和避免方法

僵尸进程的产生：

当一个进程创建了一个子进程时，他们的运行时异步的。即父进程无法预知子进程会在什么时候结束，那么如果父进程很繁忙来不及wait 子进程时，那么当子进程结束时，会不会丢失子进程的结束时的状态信息呢？处于这种考虑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信息，它就可以得到。

这种机制是：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。但是仍然保留了一些信息（如进程号pid 退出状态 运行时间等）。这些保留的信息直到进程通过调用wait/waitpid时才会释放。这样就导致了一个问题，如果没有调用wait/waitpid的话，那么保留的信息就不会释放。比如进程号就会被一直占用了。但系统所能使用的进程号的有限的，如果产生大量的僵尸进程，将导致系统没有可用的进程号而导致系统不能创建进程。所以我们应该避免僵尸进程

这里有一个需要注意的地方。如果子进程先结束而父进程后结束，即子进程结束后，父进程还在继续运行但是并未调用wait/waitpid那子进程就会成为僵尸进程。

但如果子进程后结束，即父进程先结束了，但没有调用wait/waitpid来等待子进程的结束，此时子进程还在运行，父进程已经结束。那么并不会产生僵尸进程。应为每个进程结束时，系统都会扫描当前系统中运行的所有进程，看看有没有哪个进程时刚刚结束的这个进程的子进程，如果有，就有init来接管它，成为它的父进程。

同样的在产生僵尸进程的那种情况下，即子进程结束了但父进程还在继续运行（并未调用wait/waitpid）这段期间，假如父进程异常终止了，那么该子进程就会自动被init接管。那么它就不再是僵尸进程了。应为intit会发现并释放它所占有的资源。（当然如果进程表越大，init发现它接管僵尸进程这个过程就会变得越慢，所以在init为发现他们之前，僵尸进程依旧消耗着系统的资源）

我们先来讨论 父进程先结束的情况：

比如这段代码。我们让子进程循环打印5次语句 父进程循环打印3次语句。并在父进程中调用wait（）等待子进程的结束//

#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
       int count;
       pid_t pid;
       char *message; 
       printf("fork program starting\n");
 
       pid=fork();
       switch(pid)
       {  
                case -1:perror("forkerror");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                        break;
                case 0 :message="This isthe children";
                        count=10;
                        break;
                default:message="This isthe parent.";
                        count=3;
                        break;
        }  
       for(;count>0;count--)
       {  
               printf("%s\n",message);
                sleep(1);
       }  
       if(pid)
                wait((int *)0);
       if(pid)
                printf("Father programDone.\n");
       else
                printf("Child ProgramDnoe\n");
       exit(0);
    
}

我们让程序在后台运行，并用ps命令查看进程状态。

 

我们从输出中看到

第一行显示了我们运行的进程pid是2734

Ps 的输出中我们看到了他有一个2735的子进程，

父进程循环三次后并不会结束，而是等待子进程结束后再结束。

这里并未产生僵尸进程

如果我们不等带子进程的结束

将 if(pid)  

wait((int *)0)   注释掉

将产生如下输出

 

从第一行我们看到我们运行的程序pid为2804

Ps输出中的pid为2805 是创建的子进程。我们是在父进程结束后（未调用wait，所以父进程先结束）再用ps命令查看的。所以2805的父进程变成了1 （init 的pid），因为2804已经结束了，所以2805这个子进程被 init接管,同样这里并未产生僵尸进程

现在我们来分析子进程后结束的情况：

我们  给出下面这个程序

#include
#include
#include
#include
 
int main()
{
       int count;
       char *message;
       pid_t pid;
 
       pid=fork();
       switch(pid)
       {  
                case -1:
                        perror("forkerror");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                case 0:message="This isthe child.";
                        count=5;
                        break;
                default:message="This isth parent.";
                        count=10;
                       break;
       }  
       for(;count>0;count--)
       {  
               printf("%s\n",message);
                sleep(2);
       }  
 
       if(pid)
                printf("Father programDone.\n");
       else
                printf("Child prigramDone\n");
       exit(EXIT_SUCCESS);
 
}

这里的代码改动很小，我们只是改变了父进程和子进程的 打印次数

并且在父进程中我们不调用wait/waitpid来释放子进程的一些信息

 

 在子进程结束，但父进程还未结束时我们查看进程信息

第一行我们看到 我们运行的程序pid 是2874，它的子进程我们可以从ps输出中看到为2875

 我们注意到pid为2875的进程这时候成了僵尸进程。如果主线程运行的时间足够长，那么该僵尸进程就会一直存在着并占用着系统的一些资源。

我们已尽知道了僵尸进程的产生原因，那么如何避免僵尸进程呢。

如果父进程并不是很繁忙我们就可以通过直接调用wait/waitpid来等待子进程的结束。当然这会导致父进程被挂起。比如第一种情况中(父进程循环了三次，子进程循环了五次，子进程先结束，父进程调用wait等待子进程)父进程循环结束后并不会结束，而是被挂起等待子进程的结束。

但是如果父进程很忙。我们不希望父进程一直被挂起直到子进程的结束

那么我们可以使用信号函数sigaction为SIGCHLD设置wait处理函数。这样子进程结束后，父进程就会收到子进程结束的信号。并调用wait回收子进程的资源

这里给出一个例程

#include
#include
#include
#include
#include
#include
void fun_act(int sig)
{
       wait((int *)0);
}
int main()
{
       int count;
       char *message;
       pid_t pid;
 
       struct sigaction act;
       act.sa_handler=fun_act;
       sigemptyset(&act.sa_mask);
       act.sa_flags=0;
 
       pid=fork();
       switch(pid)
       {  
                case -1:
                        perror("forkerror");
                        exit(EXIT_FAILURE);
 
                case 0:message="This isthe child.";
                        count=5;
                        break;
                           
                default:message="This isth parent.";
                        count=10;
                        break;
       }
if(pid)
               if(sigaction(SIGCHLD,&act,0)==-1)
                {
                        perror("Settingsignal failed.");
                        exit(1);
                }
       for(;count>0;count--)
       {
               printf("%s\n",message);
                sleep(1);
       }
       if(pid)
                printf("Father programDone.\n");
       else
                printf("Child prigramDone\n");
       exit(EXIT_SUCCESS);
 
}

我们在子进程结束前 用 ps 查看了一次结束后也查看了一次。

从输出我们看到，pid为2949的子进程正常结束了，并未产生僵尸进程。说明子进程结束后，父进程收到了它结束的消息，并调用了wait回收了子进程的资源。从而避免了僵尸进程的产生。