Linux 进程状态 — 僵尸进程

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进程状态 — 僵尸进程

一、进程状态 — Zombies

• Z (Zombies)：进程已经执行完毕并终止了，但其父进程还没有调用 wait() 或 waitpid() 系统调用来回收它子进程退出状态信息。此时，这个已经死亡的进程就成为了 “僵尸进程”。
• 重要：僵尸进程已经不占用任何内存或CPU资源，它仅仅在进程表中保留一个入口，记录其退出状态，供父进程查询。如果父进程一直不回收，它就会一直存在 -（僵死进程会以终⽌状态保持在进程表中，并且会⼀直在等待父进程读取退出状态代码）
• 所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入 Z(Zombies) 状态

二、僵尸进程

2.1 什么是僵尸进程？

故事插入：

如上所述，僵尸进程是一个已经终止但尚未被其父进程回收的进程。

2.2 为什么会有僵尸进程？

这是Unix系统进程状态设计的一部分。设置僵尸状态是为了维护进程的退出信息，以便父进程能够查询子进程是如何死掉的（是正常退出还是被信号杀死？退出码是多少？）。

只有当父进程读取了这些信息后，内核才会彻底清除这个僵尸进程。

1.那些信息：进程退出时，必须要维持进程的基本相关信息(哪些基本信息？)，让父进程得知其退出情况

2.信息存在哪里？当进程退出时，其退出信息是要保存在 task_struct 中(因为代码、数据已经被释放了，就只剩下 PCB 了)，必须维持PCB（操作系统中的数据结构）。我们可以通过父进程的系统调用获取到子进程的特殊信息，我们就知道这个进程是因为什么原因而退出的。所以在子进程已经退出之后，父进程没有获取子进程的信息之前，这个子进程就是僵尸进程

2.3 僵尸进程的危害？

• 资源占用：僵尸进程本身不消耗内存和CPU。
• 主要危害：每个僵尸进程都会在系统的进程表中占用一个槽位（即一个进程ID，PID）。如果系统中存在大量僵尸进程，进程表会被填满，导致系统无法创建新的进程，从而引发严重问题。
• 内存泄漏问题

2.4 如何产生一个僵尸进程？

一个典型的例子：父进程创建了子进程，但父进程忙于自己的工作，没有调用 wait() 来等待子进程结束。子进程先于父进程结束，就会变成僵尸。

简单C代码示例：

#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main () {
  pid_t child_pid = fork(); // 创建子进程

  if (child_pid > 0) {
    // 父进程
    sleep(60); // 父进程睡眠60秒，而不调用 wait()
    // 在这60秒内，子进程已经结束，会成为僵尸
  } else {
    // 子进程
    exit(0); // 子进程立即退出
  }
  return 0;
}

编译运行上述程序，在父进程睡眠的60秒内，用 ps aux | grep Z 命令就可以看到状态为 Z+ 的子进程。

验证 “Z” 状态

处于僵尸状态的进程的PCB需一直维护，而PCB本就是一个进程的 task_struct 的对象，这会一直占用内存空间 —— 引发内存泄漏问题！

所以，不是只有 new/malloc 会引起内存泄漏，僵尸进程也会引起内存泄漏 —— 解决方法：通过 wait()_pid 的方式等待子进程并获取子进程退出结果

因此，父进程在未来除了获取子进程退出信息，还会进入等待模式将子进程的PCB释放掉 —— 解决内存泄漏问题

2.5 如何清除僵尸进程？

• 正确方法：让父进程调用 wait() 或 waitpid() 来回收子进程。
• 常用方法：如果父进程不回收，最直接的方法就是杀死父进程。父进程被杀后，其所有子进程（包括僵尸进程）会变成“孤儿进程”，被 init 进程（PID=1）收养。init 进程会定期调用 wait()，从而清理这些僵尸进程。
  • 命令：kill <父进程的PID>
• 警告：不要试图用 kill -9 杀死僵尸进程本身，因为它已经是死掉的进程，信号无法作用在它身上。

2.6 如何避免僵尸进程？

• 在编写程序时，父进程应该使用 wait() 或 waitpid() 系统调用来等待子进程结束。
• 或者，父进程可以捕获 SIGCHLD 信号（当子进程状态改变时，内核会向父进程发送此信号），并在信号处理函数中调用 wait()。

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