Linux 下孤儿进程与僵尸进程详解

引言：前面的系列文章介绍了进程的基础概念和相关常用的 API，本文将介绍两种比较特殊进程：孤儿进程与僵尸进程，进一步加深对进程的了解，避免进程使用过程中的一些坑点。

孤儿进程

什么是孤儿进程？

父进程运行结束，但子进程还在运行（未运行结束），这样的子进程就称为孤儿进程（Orphan Process）

每当出现一个孤儿进程的时候，内核就把孤儿进程的父进程设置为 init ，而 init 进程会循环地 wait() 它的已经退出的子进程。这样，当一个孤儿进程凄凉地结束了其生命周期的时候，init 进程就会代表党和政府出面处理它的一切善后工作。 因此孤儿进程并不会有什么危害。

总之：孤儿进程就是父进程退出了，但子进程还在执行。

示例：

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
   pid_t pid = -1;
   
   // 创建子进程
   pid = fork();
   if (pid < 0)  // 没有创建成功  
   {   
       perror("fork");
       return 1;
   }
   
   // 父进程
   if (pid > 0)
   {
       printf("父进程休息3秒后退出。。。\n");
       printf("父进程： pid:%d\n", getpid());
       sleep(1);
       printf("父进程等太累了，现退出了。。。\n");
       exit(0);
   }
   
   while (1)
   {
       printf("子进程不停的工作，子进程：pid:%d，父进程：ppid:%d\n", getpid(), getppid());
       sleep(1);
   }
   
   return 0;
}
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运行结果：

yxm@192:~$ gcc test.c -o test
yxm@192:~$ ./test
父进程休息3秒后退出。。。
父进程： pid:32075
子进程不停的工作，子进程：pid:32076，父进程：ppid:32075
父进程等太累了，现退出了。。。
子进程不停的工作，子进程：pid:32076，父进程：ppid:32075
yxm@192:~$ 子进程不停的工作，子进程：pid:32076，父进程：ppid:1 # 终端可以输入，同时有数据在输出
子进程不停的工作，子进程：pid:32076，父进程：ppid:1
子进程不停的工作，子进程：pid:32076，父进程：ppid:1
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• 一般情况下，运行一个程序时，默认会切换到后台运行，当有输出的时候再切换到前台。

  如上面的运行结果所示：创建子进程后，子进程复制了父进程内核部分的某些数据（比如标准输入、标准输出、标准错误），所以父进程和子进程的标准输出都是当前终端。又因为父进程是前台进程，所以会占用当前终端，但是父进程死亡后，终端占用被解除，但是子进程（变成孤儿进程）没有死亡，其标准输出依旧是当前终端。最终形成了，终端可以输入，同时有数据在输出的特殊情况。

• 【注意】ubuntu 系统中，字节界面中，产生的孤儿进程会被 1 号（ 即 init 进程）进程收养，但是在图形界面中孤儿进程会被非1号进程收养。

僵尸进程

僵尸进程介绍

每个进程结束之后, 都会释放自己地址空间中的用户区数据，内核区的 PCB 没有办法自己释放掉（子进程残留资源（PCB）存放于内核中），需要父进程去释放，进程终止时，父进程尚未回收，子进程残留资源（PCB）存放于内核中，变成僵尸（Zombie）进程。

僵尸进程不能被 kill -9 杀死，这样就会导致一个问题，如果父进程不调用 wait() 或 waitpid() 的话，那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵尸进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程，此即为僵尸进程的危害，应当避免。

总之：僵尸进程就是子进程结束了，但父进程没有回收其资源。

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
   int i = 0;
   pid_t pid = -1;
   
   // 创建子进程
   pid = fork();
   if (-1 == pid)  // 没有创建成功  
   {   
       perror("fork");
       return 1;
   }
   
   // 子进程
   if (0 == pid)
   {
       for (int i = 0; i < 5; i++)
       {
           printf("子进程做事%d\n", i);
           sleep(1);
       }
       printf("子进程想不开，结束了自己。。。。\n");
       exit(0);
   }
   else if (pid > 0) 
   {
       while(1) 
       {
           printf("父进程休眠了, pid : %d, ppid : %d\n", getpid(), getppid());
           sleep(1);
       }

   }
   return 0;
}
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yxm@192:~$ gcc test.c -o test
yxm@192:~$ ./test 
父进程休眠了, pid : 33087, ppid : 30344
子进程做事0
父进程休眠了, pid : 33087, ppid : 30344
子进程做事1
子进程做事2
父进程休眠了, pid : 33087, ppid : 30344
父进程休眠了, pid : 33087, ppid : 30344
子进程做事3
子进程做事4
父进程休眠了, pid : 33087, ppid : 30344
父进程休眠了, pid : 33087, ppid : 30344
子进程想不开，结束了自己。。。。
父进程休眠了, pid : 33087, ppid : 30344
^C
yxm@192:~$ ps -aux
...
...
yxm       33087  0.0  0.0   4516   756 pts/0    S+   00:10   0:00 ./test
yxm       33088  0.0  0.0      0     0 pts/0    Z+   00:10   0:00 [test] <defunct>#僵尸进程
yxm       33125  0.0  0.0   7476   832 ?        S    00:10   0:00 sleep 180
yxm       33180  0.0  0.1  37860  3420 pts/1    R+   00:10   0:00 ps -aux
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僵尸进程解决办法

方式一：僵尸进程的产生是因为父进程没有 wait() 子进程。所以如果我们自己写程序的话一定要，最好在父进程中通过 wait() 和 waitpid() 来避免僵尸进程的产生。

方式二：当系统中出现了僵尸进程时，我们是无法通过 kill 命令把它清除掉的。但是我们可以杀死它的父进程，让它变成孤儿进程，并进一步被系统中管理孤儿进程的进程收养并清理。具体步骤如下：

1. 首先，需要确定僵尸进程的相关信息，比如父进程 ppid、僵尸进程的 pid 以及命令行等信息。可以执行如下命令：

   ps -e -o stat,ppid,pid,cmd | egrep '^[Zz]'
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   参数说明：

   • -e：参数用于列出所有的进程；
   • -o：参数用于设定输出格式，这里只输出进程的stat（状态信息）、ppid（父进程pid）、pid（当前进程的pid），cmd（进程的可执行文件）；
   • egrep：是linux下的正则表达式工具：
     • ‘^’：这是正则表达式，表示第一个字符的位置
     • [Zz]，表示 z 或者大写的 Z 字母，即表示第一个字符为 Z 或者 z 开头的进程数据，因为僵尸进程的状态信息以 Z 或者 z 字母开头。

2. 然后，可以 kill -9 父进程 pid。kill 之后，僵尸进程将被 init 进程收养并清理

【补充】现在大多数 linux 系统，会将僵尸进程标识为 defunct，所以也可以通过如下命令来获取僵尸进程信息：

ps -ef | grep "defunct"
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总结

孤儿进程与僵尸进程是两种特殊的进程，一种是父进程先退出，子进程变成孤儿，这种进程没有危害；一种是子进程先退出，父进程没有回收资源导致子进程变成僵尸，会占用系统资源。他们都发生过在父子进程之间。