C程序演示产生僵死进程的过程

浏览数：33 / 时间：2015年06月20日

先抄录网上一段对僵死进程的描述：

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。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，其进程号就会一直被占用，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。

从系统角度来说，处理僵尸进程有两种方法：

1 找到僵死进程的父进程，kill掉父进程，那么僵死进程将变为孤儿进程，孤儿进程在系统中由init进程接管，init进程将回收僵死进程的资源
2 reboot系统，因为僵死进程是不可以被kill掉

如下测试：

[root@limt ~]# ps -ef|grep 16704
root     16704 16703  0 04:06 pts/1    00:00:00 [a.out] <defunct>
root     16719  8866  0 04:06 pts/3    00:00:00 grep 16704
[root@limt ~]# 
[root@limt ~]# 
[root@limt ~]# kill -9 16704
[root@limt ~]# 
[root@limt ~]# ps -ef|grep 16704
root     16704 16703  0 04:06 pts/1    00:00:00 [a.out] <defunct>
root     16725  8866  0 04:06 pts/3    00:00:00 grep 16704

从开发角度，有两种方法来避免僵死进程：
1 通过signal函数处理，因为每一个子进程退出都会向父进程发生一个SIGCHILD信号
2 通过fork两次子进程实现，使子进程的父进程为init进程（），大多数守护进程就是这样实现的

简单程序演示产生僵死进程的过程：

一 父进程fork一个子进程然后不使用waitpid函数，直接退出，而子进程sleep 120秒后退出

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>


int main(int argc, char *argv[])
{
        pid_t pid;

        pid = fork();
        if (pid == 0) {

                int iPid = (int)getpid();
                fprintf(stderr,"I am child,%d\n",iPid);
                sleep(120);
                fprintf(stderr, "Child exits\n");

                return EXIT_SUCCESS;
        }
       int iPid = (int)getpid();
       fprintf(stderr,"I am parent,%d\n",iPid);
       fprintf(stderr, "parent exits\n");
       return EXIT_SUCCESS;
}


[root@limt ~]# gcc Zom.c 
[root@limt ~]# ./a.out 

[root@limt ~]# ./a.out 
I am parent,15019
parent exits
I am child,15020

从输出看父进程先退出，然后子进程运行sleep函数


[root@limt ~]# ps -ef|grep 15019 //查看父进程
root     15046  8866  0 03:29 pts/3    00:00:00 grep 15019
[root@limt ~]# 
[root@limt ~]# ps -ef|grep 15020 //查看子进程
root     15020     1  0 03:29 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15056  8866  0 03:29 pts/3    00:00:00 grep 15020
	
从ps看父进程已经销毁，子进程的父进程号为1，也就是init进程
	

二 父进程fork一个子进程然后使用waitpid函数，然后退出，而子进程sleep 120秒后退出

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>


int main(int argc, char *argv[])
{
        pid_t pid;

        pid = fork();
        if (pid == 0) {

                int iPid = (int)getpid();
                fprintf(stderr,"I am child,%d\n",iPid);
                sleep(120);
                fprintf(stderr, "Child exits\n");

                return EXIT_SUCCESS;
        }
       int iPid = (int)getpid();
       fprintf(stderr,"I am parent,%d\n",iPid);
       waitpid(pid,NULL,0);
       fprintf(stderr, "parent exits\n");
       return EXIT_SUCCESS;
}

[root@limt ~]# gcc Zom.c 
[root@limt ~]# ./a.out 
I am parent,15187
I am child,15188
Child exits
parent exits

从输出看子进程先退出，父进程一直等待子进程退出后才退出


[root@limt ~]# ps -ef|grep 15187  //查看父进程
root     15187  7459  0 03:32 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15188 15187  0 03:32 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15197  8866  0 03:33 pts/3    00:00:00 grep 15187
[root@limt ~]# ps -ef|grep 15188  //查看子进程
root     15188 15187  0 03:32 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15207  8866  0 03:33 pts/3    00:00:00 grep 15188
	
	

三 父进程fork一个子进程，然后使用waitpid函数，最后使用sleep函数，而子进程sleep 40秒后退出
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>


int main(int argc, char *argv[])
{
        pid_t pid;

        pid = fork();
        if (pid == 0) {

                int iPid = (int)getpid();
                fprintf(stderr,"I am child,%d\n",iPid);
                sleep(40);
                fprintf(stderr, "Child exits\n");

                return EXIT_SUCCESS;
        }
       int iPid = (int)getpid();
       fprintf(stderr,"I am parent,%d\n",iPid);
       waitpid(pid,NULL,0);
       fprintf(stderr, "sleep....\n");
       sleep(120);
       fprintf(stderr, "parent exits\n");
       return EXIT_SUCCESS;
}


[root@limt ~]# ./a.out 
I am parent,15673
I am child,15674
Child exits  //等待40秒后输出
sleep....  //等待40秒后输出
parent exits

从上面的输出看sleep函数没有立刻执行，而是等待子进程运行完成才执行，实际是在等待waitpid函数返回


[root@limt ~]# ps -ef|grep 15673  //程序运行40秒内
root     15673  7459  0 03:43 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15674 15673  0 03:43 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15681  8866  0 03:44 pts/3    00:00:00 grep 15673
[root@limt ~]# ps -ef|grep 15674 //程序运行40秒内
root     15674 15673  0 03:43 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15692  8866  0 03:44 pts/3    00:00:00 grep 15674
[root@limt ~]# 
[root@limt ~]# ps -ef|grep 15673   //程序运行40秒外
root     15673  7459  0 03:43 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     15725  8866  0 03:44 pts/3    00:00:00 grep 15673
[root@limt ~]# ps -ef|grep 15674  //程序运行40秒外，子进程已经销毁
root     15727  8866  0 03:44 pts/3    00:00:00 grep 15674
[root@limt ~]# 
[root@limt ~]# ps -ef|grep 15673  //程序运行120秒外
root     15798  8866  0 03:46 pts/3    00:00:00 grep 15673
	
	

四 父进程fork一个子进程，不使用waitpid函数然，而是sleep 120秒，而子进程sleep 1秒后退出
	
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>


int main(int argc, char *argv[])
{
        pid_t pid;

        pid = fork();
        if (pid == 0) {

                int iPid = (int)getpid();
                fprintf(stderr,"I am child,%d\n",iPid);
                sleep(1);
                fprintf(stderr, "Child exits\n");

                return EXIT_SUCCESS;
        }
       int iPid = (int)getpid();
       fprintf(stderr,"I am parent,%d\n",iPid);
       fprintf(stderr, "sleep....\n");
       sleep(120);
       fprintf(stderr, "parent exits\n");
       return EXIT_SUCCESS;
}

[root@limt ~]# ./a.out 
I am parent,16026
sleep....
I am child,16027
Child exits
parent exits

从上面输出看子进程先于父进程退出


[root@limt ~]# ps -ef|grep 16026  //查看父进程
root     16026  7459  0 03:51 pts/1    00:00:00 ./a.out
root     16027 16026  0 03:51 pts/1    00:00:00 [a.out] <defunct>
root     16039  8866  0 03:51 pts/3    00:00:00 grep 16026 
[root@limt ~]# 
[root@limt ~]# ps -ef|grep 16027   //查看子进程，子进程处于僵死状态
root     16027 16026  0 03:51 pts/1    00:00:00 [a.out] <defunct>
root     16046  8866  0 03:51 pts/3    00:00:00 grep 16027

[root@limt ~]# top   //top 进程显示存在一个僵死进程

top - 04:02:20 up  2:46,  4 users,  load average: 0.21, 0.15, 0.15
Tasks: 280 total,   1 running, 278 sleeping,   0 stopped,   1 zombie
Cpu(s):  1.2%us,  0.6%sy,  0.0%ni, 97.4%id,  0.7%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Mem:   2050752k total,  1819480k used,   231272k free,   141876k buffers
Swap:  6291448k total,        0k used,  6291448k free,   775368k cached
	
	
[root@limt ~]# ps -ef|grep 16027    //120秒后僵死进程消失
root     16513  8866  0 04:01 pts/3    00:00:00 grep 16027

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C程序演示产生僵死进程的过程