Linux孤兒進程和僵尸進程

在 Linux 系統中，父子進程關系的生命周期不同，導致會產生兩類特殊進程：孤兒進程和僵尸進程。這兩類進程在系統資源管理中起著重要作用。

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孤兒進程

孤兒進程指的是父進程先于子進程結束，導致子進程失去父進程。為了避免這些進程無人管理，Linux 系統自動將孤兒進程的父進程重定向為 init 進程（PID 1），這使得孤兒進程得以繼續運行，并由 init 進程負責在子進程結束時回收其資源。

當父進程結束后，子進程可以通過 getppid() 系統調用獲取父進程的進程號。如果返回 1，則說明該子進程已經成為孤兒進程，因為它的父進程變為了 init。

孤兒進程的創建如下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h> int main(void){    /* 創建子進程 */    switch (fork()) {        case -1:            perror("fork error");            exit(-1);        case 0: /* 子進程 */            printf("子進程<%d>被創建, 父進程<%d>n", getpid(), getppid());            sleep(3); //休眠 3 秒等待父進程結束            printf("父進程<%d>n", getppid()); // 父進程變為 init，getppid() 返回 1            _exit(0);        default:            /* 父進程 */            break;    }    sleep(1); // 休眠 1 秒后父進程結束    printf("父進程結束!n");    exit(0);}

在這個代碼中，父進程在休眠 1 秒后結束，子進程在 3 秒后醒來并發現其父進程已經變為 init 進程，通過 getppid() 驗證這一點。這種情況下，子進程變成了孤兒進程。

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僵尸進程

僵尸進程是指子進程先于父進程結束，且父進程沒有及時回收子進程資源的情況。當一個進程結束時，它的退出狀態仍然保留在系統進程表中，直到父進程調用 wait() 函數進行回收。如果父進程沒有調用 wait() 或其變體，子進程就會變成僵尸進程，占用系統資源。

如果系統中有大量僵尸進程，這些進程占用的資源將逐漸增加，最終可能耗盡進程表空間，導致無法創建新的進程。因此，及時調用 wait() 函數回收子進程非常重要。

僵尸進程的創建如下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h> int main(void){    /* 創建子進程 */    switch (fork()) {        case -1:            perror("fork error");            exit(-1);        case 0:            /* 子進程 */            printf("子進程<%d>被創建n", getpid());            sleep(1);            printf("子進程結束n");            _exit(0); // 子進程結束        default:            /* 父進程 */            break;    }     for ( ; ; ) { // 父進程沒有調用 wait()，導致子進程變為僵尸進程        sleep(1);    }     exit(0);}

在這個代碼中，子進程在 1 秒后結束，而父進程沒有調用 wait() 函數，這導致子進程進入僵尸狀態。可以通過 ps -aux 命令查看僵尸進程，其狀態標記為 Z (zombie)。

僵尸進程的清理方法：

• 父進程調用 wait()：當父進程調用 wait() 函數后，僵尸進程將被內核徹底移除。

• 殺死父進程：如果父進程沒有調用 wait()，我們可以通過殺死父進程，令 init 進程接管僵尸進程，從而清理它。

通過合理的進程管理，例如及時調用 wait()，可以有效防止僵尸進程的累積并保持系統的正常運行。