Linux僵尸进程：原理及实例分析 - 问答

Linux僵尸进程是指一个已经结束运行但尚未被其父进程回收资源的子进程。在Linux系统中，当一个进程终止时，操作系统会将其从进程表中移除，并释放大部分资源。然而，如果父进程没有正确地读取子进程的退出状态（通过wait()或waitpid()系统调用），子进程的进程描述符和资源（如内存、文件描述符等）仍然保留在系统中，这时子进程就变成了僵尸进程。

僵尸进程的原理

子进程终止：子进程完成任务并调用exit()函数终止。
父进程未处理：父进程没有及时调用wait()或waitpid()来读取子进程的退出状态。
资源保留：操作系统保留子进程的进程描述符和相关资源，直到父进程读取退出状态。
僵尸进程：子进程变成僵尸进程，占用系统资源。

僵尸进程的影响

资源浪费：僵尸进程占用系统资源，包括进程表项和内存。
系统稳定性：大量僵尸进程可能导致系统资源耗尽，影响系统稳定性。

实例分析

假设我们有一个简单的C程序，创建一个子进程并让子进程立即退出，而父进程没有调用wait()或waitpid()来读取子进程的退出状态。

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

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process exiting...\n");
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        printf("Parent process not waiting for child...\n");
        // 父进程没有调用wait()或waitpid()
    }

    return 0;
}

运行这个程序，你会看到子进程退出并变成僵尸进程。可以使用ps命令查看僵尸进程：

ps aux | grep Z

你会看到类似以下的输出：

user     12345  0.0  0.1  22984  6448 ?        Zs   12:34   0:00 [child_process] <defunct>

解决僵尸进程的方法

父进程调用wait()或waitpid()：确保父进程在子进程退出后及时读取子进程的退出状态。

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

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process exiting...\n");
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        int status;
        printf("Parent process waiting for child...\n");
        waitpid(pid, &status, 0); // 等待子进程退出
    }

    return 0;
}

使用信号处理：父进程可以设置信号处理函数来处理子进程的退出信号（SIGCHLD），并在信号处理函数中调用wait()或waitpid()。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>

void sigchld_handler(int signum) {
    int status;
    pid_t pid;
    while ((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) > 0) {
        printf("Child process %d exited with status %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));
    }
}

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process exiting...\n");
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        struct sigaction sa;
        sa.sa_handler = sigchld_handler;
        sigemptyset(&sa.sa_mask);
        sa.sa_flags = SA_RESTART;
        if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) == -1) {
            perror("sigaction");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        printf("Parent process not waiting for child...\n");
        // 父进程继续执行其他任务
    }

    return 0;
}

通过这些方法，可以有效地避免僵尸进程的产生，确保系统资源的合理利用。

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