孤儿进程和僵尸进程

      孤儿进程和僵尸进程两者是Unix和类Unix系统中的两个进程状态。

　　孤儿进程是指父进程已经退出或者异常终止，而子进程仍然在运行的情况。这时候子进程会被称为孤儿进程，它的父进程ID变成1号进程(init)，这个进程会接管孤儿进程的后续处理，防止孤儿进程一直运行占用资源。

　　僵尸进程是指子进程已经退出，但其父进程还没有来得及处理它的退出状态信息。在这种情况下，子进程被称为僵尸进程，它虽然不再运行，但仍然占用系统的进程表项和一些系统资源，如果大量的僵尸进程积累，就会导致系统资源耗尽，导致系统崩溃。

　　为了避免孤儿进程和僵尸进程的出现，Unix系统提供了一些处理机制。对于孤儿进程，Unix系统会将孤儿进程的父进程ID设置为1号进程，由1号进程接管其后续处理。对于僵尸进程，父进程可以使用wait()或waitpid()等函数等待子进程结束，并处理子进程的退出状态信息，从而避免僵尸进程的产生。

　　为了让大家更好地理解，我们接下来看一段Python代码：

import os
import time

# 创建一个子进程
pid = os.fork()

if pid == 0:
    # 子进程
    print("子进程：进程ID为%s，父进程ID为%s。" % (os.getpid(), os.getppid()))
    time.sleep(10)  # 等待10秒钟
    print("子进程结束。")
else:
    # 父进程
    print("父进程：进程ID为%s，子进程ID为%s。" % (os.getpid(), pid))
    time.sleep(5)  # 等待5秒钟
    print("父进程结束。")

　　这段代码创建了一个子进程，并在子进程中等待10秒钟，父进程等待5秒钟后结束。此时子进程成为孤儿进程，因为它的父进程已经结束，但它还在运行。当子进程结束时，它的状态变成僵尸进程，因为它已经终止了，但它的父进程还没有处理它的终止状态。如果在父进程中添加如下代码，就可以避免子进程成为僵尸进程：

import os
import time
import signal

# 处理子进程终止信号
def handler(signum, frame):
    print("父进程收到子进程结束信号。")

# 创建一个子进程
pid = os.fork()

if pid == 0:
    # 子进程
    print("子进程：进程ID为%s，父进程ID为%s。" % (os.getpid(), os.getppid()))
    time.sleep(10)  # 等待10秒钟
    print("子进程结束。")
else:
    # 父进程
    print("父进程：进程ID为%s，子进程ID为%s。" % (os.getpid(), pid))
    signal.signal(signal.SIGCHLD, handler)  # 注册信号处理函数
    time.sleep(5)  # 等待5秒钟
    print("父进程结束。")

　　在这个代码中，父进程注册了SIGCHLD信号的处理函数，当子进程结束时会发送这个信号给父进程。父进程收到信号后可以调用wait()或waitpid()等函数来处理子进程的终止状态，避免它成为僵尸进程。

       解决僵尸进程问题的方法有以下几种：

　　1.使用wait()或waitpid()系统调用回收子进程资源。父进程在fork()出子进程后，应该定期调用wait()或waitpid()，等待子进程结束并回收其资源。这样可以避免出现僵尸进程。

　　2.使用信号处理器回收子进程资源。当子进程结束时，会向父进程发送SIGCHLD信号，父进程可以注册SIGCHLD信号的处理函数，在处理函数中调用wait()或waitpid()，回收子进程资源。

　　3.使用双重fork()技术。父进程调用fork()，然后在子进程中再次调用fork()，使得子进程成为孙子进程，然后子进程退出，使孙子进程成为孤儿进程，被init进程接管。这样可以避免父进程成为僵尸进程的可能。

　　需要注意的是，使用wait()或waitpid()系统调用回收子进程资源时，应该将其设置为非阻塞模式，以避免在等待子进程结束时阻塞父进程。

　　下面是使用信号处理器回收子进程资源的示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include 

void sigchld_handler(int signo)
{
    int status;
    pid_t pid;

    while ((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) > 0) {
        printf("Child process %d exit with status %d.\n", pid, status);
    }
}

int main()
{
    pid_t pid;
    int i;

    if (signal(SIGCHLD, sigchld_handler) == SIG_ERR) {
        perror("signal error");
        exit(1);
    }

    for (i = 0; i < 5; i++) {
        if ((pid = fork()) < 0) {
            perror("fork error");
            exit(1);
        } else if (pid == 0) {
            printf("Child process %d start.\n", getpid());
            sleep(5);
            printf("Child process %d exit.\n", getpid());
            exit(0);
        }
    }

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

　　在该示例中，主进程创建了5个子进程，然后注册了SIGCHLD信号的处理函数sigchld_handler。当子进程结束时，会向父进程发送SIGCHLD信号，父进程在处理函数中调用waitpid()，回收子进程资源。

　　需要注意的是，在处理函数中使用了while循环，因为waitpid()可能返回多个子进程的退出状态，所以需要循环调用waitpid()，直到返回值为0。此外，waitpid()的第一个参数设置为-1，表示等待任意子进程退出;第二个参数设置为WNOHANG，表示非阻塞模式，即如果没有子进程退出，立即返回0，不会阻塞等待。