轉載－－Defunct殭屍進程

做者：hanover

連接：Defunct進程殭屍進程

在測試基於 DirectFB+Gstreamer 的視頻聯播系統的一個 Demo 的時候，其中大量使用 system 調用的語句，例如在 menu 代碼中的 system("./play") ，並且屢次執行，這種狀況下，在 ps -ef 列表中出現了大量的 defunct 進程，對程序的運行時有害的。按說system的源碼中應該已經包含了wait，但也不能排除開發板上這個版本的system中可能沒有wait，總之，開發板上在調用system後添加wait以後，defunct進程不復存在了。

下面談談 defunct 進程，中文翻譯叫殭屍進程。下文整理於網絡以及APUE一書。

 

1、什麼是殭屍進程

 

在UNIX 系統中，一個進程結束了，可是他的父進程沒有等待(調用wait / waitpid)他，那麼他將變成一個殭屍進程。當用ps命令觀察進程的執行狀態時，看到這些進程的狀態欄爲defunct。殭屍進程是一個早已死亡的進程，但在進程表（processs table）中仍佔了一個位置（slot）。

 

可是若是該進程的父進程已經先結束了，那麼該進程就不會變成殭屍進程。由於每一個進程結束的時候,系統都會掃描當前系統中所運行的全部進程，看看有沒有哪一個進程是剛剛結束的這個進程的子進程，若是是的話，就由Init進程來接管他，成爲他的父進程，從而保證每一個進程都會有一個父進程。而Init進程會自動wait其子進程,所以被Init接管的全部進程都不會變成殭屍進程。

 

2、UNIX下進程的運做方式

 

每一個Unix進程在進程表裏都有一個進入點（entry），核心進程執行該進程時使用到的一切信息都存儲在進入點。當用 ps 命令察看系統中的進程信息時，看到的就是進程表中的相關數據。當以fork()系統調用創建一個新的進程後，核心進程就會在進程表中給這個新進程分配一個進入點，而後將相關信息存儲在該進入點所對應的進程表內。這些信息中有一項是其父進程的識別碼。

 

子進程的結束和父進程的運行是一個異步過程，即父進程永遠沒法預測子進程到底何時結束。那麼會不會由於父進程太忙來不及 wait 子進程，或者說不知道子進程何時結束，而丟失子進程結束時的狀態信息呢？

 

不會。由於UNIX提供了一種機制能夠保證，只要父進程想知道子進程結束時的狀態信息，就能夠獲得。這種機制就是：當子進程走完了本身的生命週期後，它會執行exit()系統調用，內核釋放該進程全部的資源，包括打開的文件，佔用的內存等。可是仍然爲其保留必定的信息（包括進程號the process ID，退出碼exit code，退出狀態the terminationstatus of the process，運行時間the amount of CPU time taken by the process等），這些數據會一直保留到系統將它傳遞給它的父進程爲止，直到父進程經過wait / waitpid來取時才釋放。

 

也就是說，當一個進程死亡時，它並非徹底的消失了。進程終止，它再也不運行，可是還有一些殘留的數據等待父進程收回。當父進程 fork() 一個子進程後，它必須用 wait() （或者 waitpid()）等待子進程退出。正是這個 wait() 動做來讓子進程的殘留數據消失。

 

3、殭屍進程的危害

 

若是父進程不調用wait / waitpid的話，那麼保留的那段信息就不會釋放，其進程號就會一直被佔用，可是系統的進程表容量是有限的，所能使用的進程號也是有限的，若是大量的產生殭屍進程,將由於沒有可用的進程號而致使系統不能產生新的進程。

因此，defunct進程不只佔用系統的內存資源，影響系統的性能，並且若是其數目太多，還會致使系統癱瘓。並且，因爲調度程序沒法選中Defunct 進程，因此不能用kill命令刪除Defunct 進程，唯一的方法只有重啓系統。

 

4、殭屍進程的產生

 

若是子進程死亡時父進程沒有 wait()，一般用 ps 能夠看到它被顯示爲「<defunct>」，這樣就產生了殭屍進程。它將永遠保持這樣直到父進程 wait()。

 

因而可知，defunct進程的出現時間是在子進程終止後，可是父進程還沒有讀取這些數據以前。利用這一點咱們能夠用下面的程序創建一個defunct 進程：

 

#include <stdio.h>

#include<sys/types.h>

main()
{

    if(!fork())
    {

        printf(「child pid=%d\n」, getpid());

        exit(0);

    }

    sleep(20);

    printf(「parent pid=%d \n」, getpid());

    exit(0);

}

 

當上述程序之後臺的方式執行時，第17行強迫程序睡眠20秒，讓用戶有時間輸入ps -e指令，觀察進程的狀態，咱們看到進程表中出現了defunct進程。當父進程執行終止後，再用ps -e命令觀察時，咱們會發現defunct進程也隨之消失。這是由於父進程終止後，init 進程會接管父進程留下的這些「孤兒進程」（orphan process），而這些「孤兒進程」執行完後，它在進程表中的進入點將被刪除。若是一個程序設計上有缺陷，就可能致使某個進程的父進程一直處於睡眠狀態或是陷入死循環，父進程沒有wait子進程，也沒有終止以使Init接管，該子進程執行結束後就變成了defunct進程，這個defunct 進程可能會一直留在系統中直到系統從新啓動。

 

 

在看一個產生殭屍進程的例子。

子進程要執行的程序test_prog

 

 

//test.c
#include <stdio.h>
int main()
{
        int i = 0;
        for (i = 0 ; i < 10; i++)
        {
                printf ("child time %d\n", i+1);
                sleep (1);
        }
        return 0;
}

 

 

 

父進程father的代碼father.c

 

 

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{
        int pid = fork ();
        if (pid == 0)
        {
                system ("./test_prog");
                _exit (0);
        }else
        {
                int i = 0;
                /*
                                int status = 0;
                while (!waitpid(pid, &status, WNOHANG))
                {
                        printf ("father waiting%d\n", ++i);
                        sleep (1);
                }*/
                while (1)
                {
                        printf ("father waiting over%d\n", ++i);
                        sleep (1);
                }
                return 0;
        }

}

 

 

 

執行./father,當子進程退出後，因爲父進程沒有對它的退出進行關注，會出現殭屍進程

 

 

20786 pts/0    00:00:00 father
20787 pts/0    00:00:00 father <defunct>

 

    總結：子進程成爲 defunct 直到父進程 wait()，除非父進程忽略了 SIGCLD 。更進一步，父進程沒有 wait() 就消亡（仍假設父進程沒有忽略 SIGCLD ）的子進程（活動的或者 defunct）成爲 init 的子進程，init 着手處理它們。

 

5、如何避免殭屍進程

 

一、父進程經過wait和waitpid等函數等待子進程結束，這會致使父進程掛起。

 

在上個例子中，若是咱們略做修改，在第8行sleep()系統調用前執行wait()或waitpid()系統調用，則子進程在終止後會當即把它在進程表中的數據返回給父進程，此時系統會當即刪除該進入點。在這種情形下就不會產生defunct進程。

2. 若是父進程很忙，那麼能夠用signal函數爲SIGCHLD安裝handler。在子進程結束後，父進程會收到該信號，能夠在handler中調用wait回收。

 

3. 若是父進程不關心子進程何時結束，那麼能夠用signal(SIGCLD, SIG_IGN)或signal（SIGCHLD, SIG_IGN）通知內核，本身對子進程的結束不感興趣，那麼子進程結束後，內核會回收，並再也不給父進程發送信號 

4. fork兩次，父進程fork一個子進程，而後繼續工做，子進程fork一個孫進程後退出，那麼孫進程被init接管，孫進程結束後，init會回收。不過子進程的回收還要本身作。 下面就是Stevens給的採用兩次folk避免殭屍進程的示例：

 

 

#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>

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);
}