리눅스 좀비 프로세스란 무엇인가?

리눅스 좀비 프로세스는 오래 전에 죽은 프로세스이지만 여전히 프로세스 테이블에서 자리를 차지하고 있습니다. 자식 프로세스가 죽을 때 부모 프로세스에 wait()가 없으면 일반적으로 " "ps를 사용하면 이렇게 좀비 프로세스가 생성되는데, 좀비 프로세스가 많이 생성되면 사용 가능한 프로세스 번호가 없기 때문에 시스템에서 새 프로세스를 생성할 수 없으므로 좀비 프로세스를 피해야 합니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: linux5.9.8 시스템, Dell G3 컴퓨터.

Linux에서 좀비 프로세스(Defunct 프로세스) 생성 및 방지

1. 좀비 프로세스란 무엇입니까?

UNIX 시스템에서 프로세스는 종료되지만 상위 프로세스는 이를 기다리지 않습니다(wait/waitpid 호출). ), 그러면 좀비 프로세스가 됩니다. ps 명령을 사용하여 프로세스의 실행 상태를 관찰하면 해당 프로세스의 상태 표시줄이 사라진 것을 볼 수 있습니다. 좀비 프로세스는 오래 전에 종료되었지만 여전히 프로세스 테이블의 슬롯을 차지하고 있는 프로세스입니다.

그러나 프로세스의 상위 프로세스가 먼저 종료되면 해당 프로세스는 좀비 프로세스가 되지 않습니다. 각 프로세스가 종료되면 시스템은 현재 시스템에서 실행 중인 모든 프로세스를 검사하여 방금 종료된 프로세스의 하위 프로세스인지 확인합니다. 그렇다면 Init 프로세스가 이를 인수하여 상위 프로세스가 됩니다. , 따라서 각 프로세스에 상위 프로세스가 있는지 확인합니다. Init 프로세스는 자동으로 하위 프로세스를 기다리므로 Init에 의해 인수된 모든 프로세스는 좀비 프로세스가 되지 않습니다.

2. UNIX에서 프로세스가 작동하는 방식

모든 Unix 프로세스에는 프로세스 테이블에 진입점(entry)이 있습니다. 핵심 프로세스프로세스를 실행할 때 사용되는 모든 정보는 진입점에 저장됩니다. ps 명령을 사용하여 시스템의 프로세스 정보를 볼 때 표시되는 것은 프로세스 테이블의 관련 데이터입니다. fork() 시스템 호출로 새 프로세스가 생성되면 핵심 프로세스는 프로세스 테이블의 새 프로세스에 진입점을 할당한 다음 진입점에 해당하는 프로세스 테이블에 관련 정보를 저장합니다. 이러한 정보 중 하나는 상위 프로세스의 식별 번호입니다.

자식 프로세스의 종료와 상위 프로세스의 실행은 비동기식 프로세스입니다. 즉, 상위 프로세스는 하위 프로세스가 언제 종료될지 예측할 수 없습니다. 그러면 부모 프로세스가 너무 바빠서 자식 프로세스를 기다리지 못하거나 자식 프로세스가 언제 끝날지 모르기 때문에 자식 프로세스가 종료될 때의 상태 정보가 손실됩니까?

아니요. UNIX는 하위 프로세스가 종료될 때 상위 프로세스가 상태 정보를 알고 싶어하는 한 이를 얻을 수 있도록 하는 메커니즘을 제공하기 때문입니다. 이 메커니즘은 다음과 같습니다. 하위 프로세스가 수명 주기를 완료하면 종료() 시스템 호출을 실행하고 커널은 열린 파일, 점유된 메모리 등을 포함하여 프로세스의 모든 리소스를 해제합니다. 그러나 특정 정보(프로세스 ID, 종료 코드, 프로세스 종료 상태, 프로세스에 소요된 CPU 시간 등)는 여전히 유지되며 이러한 데이터는 시스템 통과까지 유지됩니다. 이를 상위 프로세스에 전달하고 상위 프로세스가 wait/waitpid를 통해 가져올 때까지 해제하지 않습니다.

즉, 프로세스가 종료되더라도 완전히 사라지는 것은 아닙니다. 프로세스가 종료되고 더 이상 실행되지 않지만 상위 프로세스가 이를 회수하기를 기다리는 일부 잔여 데이터가 여전히 있습니다. 부모 프로세스가 자식 프로세스를 분기()할 때 자식 프로세스가 종료될 때까지 기다려야 하기 위해 wait()(또는 waitpid())를 사용해야 합니다. 자식 프로세스의 잔여 데이터를 사라지게 만드는 것은 바로 이 wait() 작업입니다.

3. 좀비 프로세스의 피해

부모 프로세스가 wait/waitpid를 호출하지 않으면 보유된 정보는 공개되지 않으며 해당 프로세스 번호는 항상 점유되지만 시스템의 프로세스 테이블 용량은 제한됩니다. 사용할 수 있는 개수도 제한되어 있습니다. 좀비 프로세스가 많이 생성되면 사용 가능한 프로세스 개수가 없어 시스템에서 새 프로세스를 생성할 수 없습니다.

따라서 존재하지 않는 프로세스는 시스템의 메모리 자원을 점유하여 시스템 성능에 영향을 줄 뿐만 아니라, 프로세스가 너무 많으면 시스템 마비를 일으킬 수도 있습니다. 또한 스케줄러는 Defunct 프로세스를 선택할 수 없으므로 kill 명령을 사용하여 Defunct 프로세스를 삭제할 수 없습니다. 유일한 방법은 시스템을 다시 시작하는 것입니다.

4. 좀비 프로세스 생성

자식 프로세스가 종료될 때 부모 프로세스가 기다리지() 않으면 일반적으로 ps를 사용하여 ""로 표시되어 좀비 프로세스가 생성되는 것을 확인할 수 있습니다. . 상위 프로세스 wait()가 나올 때까지 영원히 이 상태로 유지됩니다.

자식 프로세스가 종료된 후 상위 프로세스가 데이터를 읽기 전에 존재하지 않는 프로세스가 나타나는 것을 볼 수 있습니다. 이를 활용하여 다음 프로그램을 사용하여 존재하지 않는 프로세스를 만들 수 있습니다:

#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);  
 
}

当上述程序以后台的方式执行时，第17行强迫程序睡眠20秒，让用户有时间输入ps -e指令，观察进程的状态，我们看到进程表中出现了defunct进程。当父进程执行终止后，再用ps -e命令观察时，我们会发现defunct进程也随之消失。这是因为父进程终止后，init 进程会接管父进程留下的这些“孤儿进程”（orphan process），而这些“孤儿进程”执行完后，它在进程表中的进入点将被删除。如果一个程序设计上有缺陷，就可能导致某个进程的父进程一直处于睡眠状态或是陷入死循环，父进程没有wait子进程，也没有终止以使Init接管，该子进程执行结束后就变成了defunct进程，这个defunct 进程可能会一直留在系统中直到系统重新启动。

在看一个产生僵尸进程的例子。

子进程要执行的程序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;  }

父进程father的代码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;  
        }  
 
}

执行./father,当子进程退出后，由于父进程没有对它的退出进行关注，会出现僵尸进程

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

总结：子进程成为 defunct 直到父进程 wait()，除非父进程忽略了 SIGCLD 。更进一步，父进程没有 wait() 就消亡（仍假设父进程没有忽略 SIGCLD ）的子进程（活动的或者 defunct）成为 init 的子进程，init 着手处理它们。

五、如何避免僵尸进程

1、父进程通过wait和waitpid等函数等待子进程结束，这会导致父进程挂起。

在上个例子中，如果我们略作修改，在第8行sleep()系统调用前执行wait()或waitpid()系统调用，则子进程在终止后会立即把它在进程表中的数据返回给父进程，此时系统会立即删除该进入点。在这种情形下就不会产生defunct进程。

2. 如果父进程很忙，那么可以用signal函数为SIGCHLD安装handler。在子进程结束后，父进程会收到该信号，可以在handler中调用wait回收。

3. 如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal(SIGCLD, SIG_IGN)或signal（SIGCHLD, SIG_IGN）通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收，并不再给父进程发送信号

4. fork两次，父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收。不过子进程的回收还要自己做。 下面就是Stevens给的采用两次folk避免僵尸进程的示例：

#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&#39;re the second child; our parent becomes init as soon 
          * as our real parent calls exit() in the statement above. 
          * Here&#39;s where we&#39;d continue executing, knowing that when 
          * we&#39;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&#39;re the parent (the original process); we continue executing, 
      * knowing that we&#39;re not the parent of the second child. 
     */ 
     exit(0);  }

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