孤儿进程和僵尸进程

前几天接到某互联网公司的电话面试，面试官问我两次fork()的作用，我一头雾水，说不知道。知识面还是太窄了。下面就总结下两次fork()的作用。

 

首先，要了解什么叫僵尸进程，什么叫孤儿进程，以及服务器进程运行所需要的一些条件。两次fork()就是为了解决这些相关的问题而出现的一种编程方法。

 孤儿进程

        孤儿进程是指父进程在子进程结束之前死亡(return 或exit)。如下图1所示：

图1  孤儿进程

但是孤儿进程并不会像上面画的那样持续很长时间，当系统发现孤儿进程时，init进程就收养孤儿进程，成为它的父亲，child进程exit后的资源回收就都由init进程来完成。

 

僵尸进程

         僵尸进程是指子进程在父进程之前结束了，但是父进程没有用wait或waitpid回收子进程。如下图所示：

     

图2   僵尸进程

         父进程没有用wait回收子进程并不说明它不会回收子进程。子进程在结束的时候会给其父进程发送一个SIGCHILD信号，父进程默认是忽略SIGCHILD信号的，如果父进程通过signal()函数设置了SIGCHILD的信号处理函数，则在信号处理函数中可以回收子进程的资源。

      事实上，即便是父进程没有设置SIGCHILD的信号处理函数，也没有关系，因为在父进程结束之前，子进程可以一直保持僵尸状态，当父进程结束后，init进程就会负责回收僵尸子进程。

      但是，如果父进程是一个服务器进程，一直循环着不退出，那子进程就会一直保持着僵尸状态。虽然僵尸进程不会占用任何内存资源，但是过多的僵尸进程总还是会影响系统性能的。黔驴技穷的情况下，该怎么办呢？

         这个时候就需要一个英雄来拯救整个世界，它就是两次fork()技法。

两次fork()技法

         两次fork()的流程如下所示：

图3    两次fork的控制流

       如上图3所示，为了避免子进程child成为僵尸进程，我们可以人为地创建一个子进程child1，再让child1成为工作子进程child2的父进程，child2出生后child1退出，这个时候child2相当于是child1产生的孤儿进程，这个孤儿进程由系统进程init回收。这样，当child2退出的时候，init就会回收child2的资源，child2就不会成为孤魂野鬼祸国殃民了。

 

   <unix环境高级编程>这本书里提供了两次fork的一个例子，代码如下：

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\n", 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);
}
       理所当然，第二个子进程的父进程是进程号为1的init进程。

         一言以蔽之，两次fork()是人为地创建一个工作子进程的父进程，然后让这个人为父进程退出，之后工作子进程就由init回收，避免了工作子进程成为僵尸进程。