僵尸进程与孤儿进程
参考链接：
- 孤儿进程与僵尸进程[总结]
- 为何要fork()两次来避免产生僵尸进程？
基本概念
在Unix/Linux系统中，正常情况下，子进程是通过父进程创建的，子进程再创建新的进程。子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程 到底什么时候结束。当一个进程完成它的工作终止之后，它的父进程需要调用wait()或者waitpid()系统调用取得子进程的终止状态。
孤儿进程
一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么这些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。（父先结束，但子还存在，而且会被init收养，因此即是孤儿）
危害
孤儿进程是没有父进程的进程，孤儿进程这个重任就落到了init进程身上，init进程就好像是一个孤儿院，专门负责处理孤儿进程的善后工作。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。
僵尸进程
一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵尸进程。（父还在，但是子已结束，结束后却无人管理，便会成为僵尸）
危害
unix提供了一种机制：保证只要父进程想知道子进程结束时的状态信息，就可以得到。这种机制就是:在每个进程退出的时候,内核释放该进程所有的资源,包括打开的文件,占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息(包括进程号the process ID,退出状态the termination status of the process,运行时间the amount of CPU time taken by the process等)。直到父进程通过wait/waitpid来取时才释放。但这样就导致了问题，如果进程不调用wait/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，如果大量的产生僵死进程，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。
危害场景
例如有个进程，它定期的产生一个子进程，这个子进程需要做的事情很少，做完它该做的事情之后就退出了，因此这个子进程的生命周期很短。但是，父进程只管生成新的子进程，至于子进程退出之后的事情，一概不闻不问。这样的话，系统运行一段时间后，系统中就会存在很多的僵死进程，倘若用ps命令查看的话，就会看到很多状态为Z的进程。 严格地来说，僵死进程并不是问题的根源，罪魁祸首是产生出大量僵死进程的那个父进程。因此，当我们寻求如何消灭系统中大量的僵死进程时，答案就是把产生大量僵死进程的那个元凶枪毙掉（也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号啦）。枪毙了元凶进程之后，它产生的僵死进程就变成了孤儿进程，这些孤儿进程会被init进程接管，init进程会wait()这些孤儿进程，释放它们占用的系统进程表中的资源。这样，这些已经僵死的孤儿进程就能正常回收了。
总结：父进程不停地生产子进程，子进程运行的时间并不长，但父进程非常“不负责任”只管生产子进程，却不对完成任务并退出的子进程进行回收，导致系统运行久了以后会存在大量僵尸进程，占用系统资源。但是“擒贼先擒王”，只针对僵尸进程进行处理效果并不大，应该把产生僵尸进程的进程给处理掉，这样子僵尸进程就会变成孤儿进程，被init进程接管，从而释放资源。
注意
任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构，等待父进程处理。这是每个 子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。 如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。
测试用例
孤儿进程
#include
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
//创建一个进程
pid = fork();
//创建失败
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
//子进程
if (pid == 0)
{
printf("I am the child process.\n");
//输出进程ID和父进程ID
printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
printf("I will sleep five seconds.\n");
//睡眠5s，保证父进程先退出
sleep(5);
printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
printf("child process is exited.\n");
}
//父进程
else
{
printf("I am father process.\n");
//父进程睡眠1s，保证子进程输出进程id
sleep(1);
printf("father process is exited.\n");
}
return 0;
}
僵尸进程
例程1
#include
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
else if (pid == 0)
{
printf("I am child process.I am exiting.\n");
exit(0);
}
printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
//等待子进程先退出
sleep(2);
//输出进程信息
system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
printf("father process is exiting.\n");
return 0;
}
例程2
#include
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
//循环创建子进程
while(1)
{
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
else if (pid == 0)
{
printf("I am a child process.\nI am exiting.\n");
//子进程退出，成为僵尸进程
exit(0);
}
else
{
//父进程休眠20s继续创建子进程
sleep(20);
continue;
}
}
return 0;
}
僵尸进程的解决方法
方法一：信号机制
子进程退出时向父进程发送SIGCHILD信号，父进程处理SIGCHILD信号。在信号处理函数中调用wait进行处理僵尸进程。
测试程序如下所示：
#include
#include
#include
#include
#include
static void sig_child(int signo);
int main()
{
pid_t pid;
//创建捕捉子进程退出信号
signal(SIGCHLD,sig_child);
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
else if (pid == 0)
{
printf("I am child process,pid id %d.I am exiting.\n",getpid());
exit(0);
}
printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
//等待子进程先退出
sleep(2);
//输出进程信息
system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
printf("father process is exiting.\n");
return 0;
}
static void sig_child(int signo)
{
pid_t pid;
int stat;
//处理僵尸进程
while ((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) >0)
printf("child %d terminated.\n", pid);
}
方法二：fork()两次
父进程一次fork()后产生一个子进程随后立即执行waitpid(子进程pid,NULL,0)来等待子进程结束，然后子进程fork()后产生孙子进程随后立即exit(0)。这样子进程顺利终止（父进程仅仅给子进程收尸，并不需要子进程的返回值），然后父进程继续执行。这时的孙子进程由于失去了它的父进程（即是父进程的子进程），将被转交给Init进程托管。于是父进程与孙子进程无继承关系了，它们的父进程均为Init，Init进程在其子进程结束时会自动收尸，这样也就不会产生僵尸进程了。
#include
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
//创建第一个子进程
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
//第一个子进程
else if (pid == 0)
{
//子进程再创建子进程
printf("I am the first child process.pid:%d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork error:");
exit(1);
}
//第一个子进程退出
else if (pid >0)
{
printf("first procee is exited.\n");
exit(0);
}
//第二个子进程
//睡眠3s保证第一个子进程退出，这样第二个子进程的父亲就是init进程里
sleep(3);
printf("I am the second child process.pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
exit(0);
}
//父进程处理第一个子进程退出
if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid)
{
perror("waitepid error:");
exit(1);
}
exit(0);
return 0;
}