linux殭屍進程是一個早已死亡的進程,但是在進程表中仍佔了一個位置;如果子進程死亡時父進程沒有wait(),通常用ps可以看到它被顯示為“
”,這樣就產生了殭屍進程;如果大量產生殭屍進程,那麼將因為沒有可用的進程號而導致系統不能產生新的進程,所以要避免有殭屍進程。
本教學操作環境:linux5.9.8系統、Dell G3電腦。
linux下殭屍行程(Defunct行程)的產生與避免
在UNIX 系統中,一個行程結束了,但是他的父行程沒有等待(呼叫wait / waitpid)他,那麼他將變成一個殭屍行程。當用ps指令觀察進程的執行狀態時,看到這些行程的狀態列為defunct。殭屍行程是一個早已死亡的過程,但在行程表(processs table)中仍佔了一個位置(slot)。
但是如果該行程的父行程已經先結束了,那麼該行程就不會變成殭屍行程。因為每個進程結束的時候,系統都會掃描當前系統中所運行的所有進程,看看有沒有哪個進程是剛結束的這個進程的子進程,如果是的話,就由Init進程來接管他,成為他的父進程,從而保證每個進程都會有一個父進程。而Init行程會自動wait其子程序,因此被Init接管的所有行程都不會變成殭屍行程。
每個Unix進程在進程表裡都有一個進入點(entry),核心進程執行該進程時使用到的一切資訊都儲存在進入點。當用 ps 指令察看系統中的進程資訊時,看到的就是進程表中的相關資料。當以fork()系統呼叫建立一個新的進程後,核心進程就會在進程表中給這個新進程分配一個進入點,然後將相關資訊儲存在該進入點所對應的進程表內。這些資訊中有一項是其父進程的識別碼。
子程序的結束和父進程的運行是一個非同步過程,即父進程永遠無法預測子進程到底什麼時候結束。那麼會不會因為父進程太忙來不及 wait 子進程,或是說不知道子進程什麼時候結束,而丟失子進程結束時的狀態資訊呢?
不會。因為UNIX提供了一個機制可以保證,只要父行程想知道子行程結束時的狀態訊息,就可以得到。這個機制就是:當子行程走完了自己的生命週期後,它會執行exit()系統調用,內核釋放該行程所有的資源,包括開啟的文件,佔用的記憶體等。但仍為其保留一定的資訊(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),這些資料會保留到系統將它傳遞給它的父進程為止,直到父進程透過wait / waitpid來取時才釋放。
也就是說,當一個過程死亡時,它並不是完全的消失了。進程終止,它不再運行,但是還有一些殘留的資料等待父進程收回。當父行程 fork() 一個子程序後,它必須用 wait() (或 waitpid())等待子程序退出。正是這個 wait() 動作來讓子程序的殘留資料消失。
如果父行程不呼叫wait / waitpid的話,那麼保留的那段資訊就不會釋放,其行程號碼就會一直被佔用,但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,如果大量的產生殭屍進程,將因為沒有可用的進程號而導致系統不能產生新的進程。
所以,defunct進程不僅佔用系統的記憶體資源,影響系統的效能,而且如果其數目太多,還會導致系統癱瘓。而且,由於調度程式無法選取Defunct 進程,所以不能用kill指令刪除Defunct 進程,惟一的方法只有重啟系統。
如果子進程死亡時父進程沒有wait(),通常用ps 可以看到它被顯示為“
由此可見,defunct進程的出現時間是在子程序終止後,但是父進程尚未讀取這些資料之前。利用這一點我們可以用下面的程式建立一個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); }
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。
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'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); }
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