fork()、僵死进程和孤儿进程

  孤儿进程:一个父进程退出,而它的一个或多个子进程还在运行,那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养,并由init进程对它们完成状态收集工作。

  僵尸进程:一个进程使用fork创建子进程,如果子进程退出,而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息,那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。

 

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "unistd.h"
#include "assert.h"
#include <stdlib.h>

        int glob = 6;
        char buf[] = "a write to stdout\n";

main(int argc, char* argv[]){
        int var;
        pid_t pid;
        var = 88;
        if(write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1) != sizeof(buf)-1)
                assert("write error");
        printf("before fork\n");

        if((pid = fork()) < 0 ){
                assert("fork error");
        }else if(pid == 0){
                glob++;
                var++;
                printf("im child\n");
        }else{
                sleep(10);
                printf("im father\n");
        }
        printf("pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), glob, var);
        exit(0);



}

 

linux上编译上面一段代码后,马上查看进程 ps aux | grep test

会看到进程产生了一个僵死进程

 

技术分享

 

僵死进程产生的原因:

父进程用fork产生了一个子进程,子进程执行完了后,但是其父进程尚未对其进行善后处理(获取终止子进程的有关信息,释放它仍然占用的资源),这样的子进程为僵死进程,进程状态为Z

 

上述例子解释:

主进程运行然后fork一个子进程,然后子进程正常执行完程序,但是父进程在sleep,未去获取对子进程善后处理,所以此时子进程僵死。

主进程sleep完后,释放资源,同时释放其子进程。

 

如果父进程异常退出,子进程就会被init进程(pid为1的一个进程)接管,然后init进程会不断去轮询他的子进程是否有僵死进程,有就杀掉。但是如果它的僵死进程越来越多,发现过程就很慢,所以要避免产生僵死进程。

 

查看子进程状态的函数是:wait   和   waitpid

 这两个函数的区别是:

父进程fork一个子进程后,父进程不死,调用wait , 父进程就会阻塞,一直到有一个他的子进程退出(产生僵死进程),然后捕获他子进程的信息,并为子进程善后(完全的kill掉子进程),如果是调用waitpid , 则父进程不会阻塞,就是check一下当前有没得自己的子进程(存在僵死进程不),如果有就善后,没得就继续父进程逻辑。

 

 

解决僵死进程的方法:

 方法1:采用进程退出的时候会给父进程发送信号。

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "unistd.h"
#include "assert.h"
#include <stdlib.h>
#include "sys/wait.h"

int glob = 6;
char buf[] = "a write to stdout\n";

void forkTest(){

    int var;
    pid_t pid;
    var = 88;
    if(write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1) != sizeof(buf)-1)
            assert("write error");
    printf("before fork\n");

    if((pid = fork()) < 0 ){
            assert("fork error");
    }else if(pid == 0){
            printf("im child pid=%d , parent id=%d , begin to sleep 5 sec\n", getpid(), getppid());
            sleep(5);
            printf("im child pid=%d , parent id=%d , end sleep\n ", getpid(), getppid());
            exit(0);
    }else{
            //sleep(15);
            printf("im father pid=%d\n", getpid());
    }
    printf("pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), glob, var);

}

void func_wait(int sin){
    if(sin == SIGCHLD){
        pid_t pid;
        int stat;
        if((pid = wait(&stat)) > 0){
            printf("child %d killed, state is:%d\n", pid, stat);
        }
    }
    return;
}
void func_waitpid(int sin){
    if(sin == SIGCHLD){
        pid_t pid;
        int stat;
        if((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0){ //第一个参数为-1,表示监听主进程的所有子进程
            printf("child %d killed, state is:%d\n", pid, stat);
        }
    }
    return;
}

int main(int argc, char* argv[]){
    signal(SIGCHLD, &func_waitpid); //在主进程里面注册signal函数 , 子进程退出后会发送信号给父进程,这里捕获并传入信号给注册函数
    printf("im from main before fork\n");
    forkTest();
    for(;;){}
    printf("im from main end fork\n");
}

 

方法2:(apue上8.6章有介绍)fork两次,用孙子进程来处理事务,子进程创建出孙子进程后就退出,此时孙子进程会成为孤儿进程,父进程为init进程,孙子进程退出后会被init自动善后回收,子进程退出后会被父进程的waitpid回收掉,但有个疑问就是如果父进程先执行waitpid,子进程再创建孙进程并退出成僵死进程,那么父进程就捕获不到了。可以在父进程里面sleep(1)一下,让子进程先执行创建孙进程并退出,父进程再去用waitpid回收(毕竟waitpid不会阻塞)。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

int main()
{
    pid_t  pid;
    //创建第一个子进程
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork error:");
        exit(1);
    }
    //第一个子进程
    else if (pid == 0)
    {
        //子进程创建孙子进程
        printf("I am the first child process.pid:%d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
        pid = fork();
        if (pid < 0)
        {
            perror("fork error:");
            exit(1);
        }
        //第一个子进程退出,因为下面的else if只会是子进程和孙子进程执行,而子进程此时的pid由于fork返回的是>0的(即孙进程的pid),而孙进程此时的pid是0,所以else if里面的东西只有子进程执行,里面有句exit(0)使子进程为僵死进程,所以从sleep(3)开始只有孙进程会执行
        else if (pid >0)
        {
            printf("first procee is exited.\n");
            exit(0);
        }
        //孙子进程
        //睡眠3s保证第一个子进程退出(如果此时父进程还没waitpid到子进程,那子进程就还是僵死),这样孙进程exit(0)后就会变为孤儿进程。由init进程回收。
        sleep(3);
        printf("I am the second child process.pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
        exit(0);
    }
    //父进程处理第一个子进程退出,下面的代码只会是父进程执行,并且传入的pid是子进程的pid,
    if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid)
    {
        perror("waitepid error:");
        exit(1);
    }
    exit(0);
    return 0;
}

 

方法3:

如果僵死进程存在,然后父进程死掉,僵死进程就会变成孤儿进程,由init进程回收。

 

 

其他:

有一种方法可以让子进程或者父进程先执行。

设计的函数有:

TELL_WAIT();

 

WAIT_PARENT();

TELL_CHILD(pid);

 

TELL_PARENT(getppid());

WAIT_CHILD();

 

实现原理也是通过信号

//这段代码会让父进程先执行,子进程后执行
if((pid = fork()) < 0){
  printf("fork error");       
}else if(pid == 0){
  WAIT_PARENT();
  //do sth about child ....       
}else{
  //do sth about parent....
  TELL_CHILD(pid);
}
//这段代码会让子进程先执行,父进程后执行
if((pid = fork()) < 0){
  printf("fork error");       
}else if(pid == 0){
  //do sth about child ....     
  TELL_PARENT(getppid());  
}else{
  WAIT_CHILID();
  //do sth about parent....
}

 

 

参考僵死进程和孤儿进程的区别:http://www.cnblogs.com/anker/p/3271773.html

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