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Linux僵尸进程(Zombie)的数据结构

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gaosmile 发布时间:2020-3-29 11:37
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$ ^) J( ]1 s' d2 C- |
可能很少有人意识到,在一个进程调用了exit之后,该进程 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。

& Z# i* u3 V4 |. w! i+ S" }3 Y
在Linux进程的5种状态中,僵尸进程是非常特殊的一种,它已经放弃了几乎所 有内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,仅仅在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集,除此之外,僵尸进程不再占有 任何内存空间。" ]6 w' S" L4 k* u6 r9 X" U2 R& I

+ a% P2 h0 H& l2 s
僵尸进程的来由,要追溯到Unix,Unix的设计者们设计这个东西并非是因为闲来无事想装装酷什么的。上面说到,僵尸进程中保存着很多对程序员和系统管理员非常重要的信息,首先,这个进程是怎么死亡的?是正常退出呢,还是出现了错误,还是被其它进程强迫退出的?也就是说,这个程序的退出码是什么?其次,这个进程占用的总系统CPU时间和总用户CPU时间分别是多少?发生页错误的数目和收到信号的数目。这些信息都被存储在僵尸进程中,试想如果没有僵尸进程,进程执行多长我们并不知道,一旦其退出,所有与之相关的信息都立刻都从系统中清除,而如果此时父进程或系统管理员需要用到,就只好干瞪眼了。  a4 N6 U  {$ i6 p/ j9 }2 E

) O- X6 H! K- M7 w5 R, w9 b
所以,进程退出后,系统会把该进程的状态变成Zombie,然后给上一定的时间等着父进程来收集其退出信息,因为可能父进程正忙于别的事情来不及收集,所以,使用Zombie状态表示进程退出了,正在等待父进程收集信息中。
, T& U  c4 z$ z
; D8 B$ o1 i/ \4 o; ?( s7 z
Zombie进程不可以用kill命令清除,因为进程已退出,如果需要清除这样的进程,那么需要清除其父进程,或是等很长的时间后被内核清除。因为Zombie的进程还占着个进程ID号呢,这样的进程如果很多的话,不利于系统的进程调度。
下面,让我们来看看一个示例:
  1. 1 s5 R5 I: `; }
  2. #include <sys/types.h>
    * z3 N6 I/ [3 v2 D, v

  3. . [$ H; @& ]6 i2 E/ R/ u, A5 J
  4. #include <unistd.h>  main()
    ! X: j4 m" E, |/ P% S
  5. ! M) t) v4 C4 }2 `. t) Y0 C
  6. {
    + q! y3 R- i, H4 h6 r9 Z
  7. ; b: p$ k8 a6 C- c6 s
  8.     pid_t pid;! T4 x  `- i6 Z+ b) B* _% Y

  9. & F/ D' B3 l' _
  10.     pid=fork();
      ~1 L) d1 o0 ~2 x/ M% z# r7 |
  11. 9 U1 j- [4 z# R
  12.     if(pid<0) {  
    / w: Q  ]$ A5 @; c
  13.         printf("error occurred!\n");
    4 P+ X2 [! d9 o) t3 n7 p5 n# T
  14. ) Z8 s3 v( K; I& f
  15.     }else if(pid==0){  
    5 m6 E! u3 B% j' ?, F2 Z
  16.         exit(0);
    6 P% @/ g  m4 r7 \7 R
  17.   S9 |8 V' H6 @0 X  J' b4 \" }* z
  18.     }else{   ) h6 s9 w/ v* C% x9 H
  19.         sleep(60);   * _( ]  u2 }) u8 P4 G4 j- I
  20.         wait(NULL);
    ! e3 o4 |! |' x' a

  21. 4 w5 i: }* f& _  F% P8 R, f; I
  22.     }! s% k( m( K* t
  23. 7 j. \2 R8 h9 N: [" r
  24. }
复制代码
! }1 v4 g) W+ }  K: D
编译这个程序:
  1. $ D9 Z6 b3 Z4 ]2 T0 ^
  2. $ cc zombie.c -o zombie
复制代码
" [4 `: k) R  _
后台运行程序,以使我们能够执行下一条命令

  1. + J' P6 C7 v; h' o( M4 D5 A
  2. $ ./zombie &
    7 c" m- s& N2 ?: C
  3. [1] 1217
复制代码

5 g  `" c- I& W2 M$ v; ^
列一下系统内的进程

  1. 0 ~( ^% Q: |! K+ }( E, X& F
  2. $ ps -ax
    " M3 e/ n# K/ h0 m1 i; L
  3. ) H, B4 q, l! U' L* K- H) c# u, p
  4. ... ...
    8 K8 V  e1 W* D& `
  5. 1137   pts/0   S   0:00   -bash
    $ ]) m) X' D) I
  6. 1217   pts/0   S   0:00   ./zombie
    ! j9 P; s- P' q8 a
  7. 1218   pts/0   Z   0:00   [zombie]
    5 g1 X& L( u) ], h
  8. 1578   pts/0   R   0:00   ps   -ax
复制代码
3 P- n) N( r0 e) D* P
其中的”Z”就是僵尸进程的标志,它表示1218号进程现在就是一个僵尸进程。
收集Zombie进程的信息,并终结这些僵尸进程,需要我们在父进程中使用waitpid调用和wait调用。这两者的作用都是收集僵尸进程留下的信息,同时使这个进程彻底消失。

& {, V$ Y  ?; }- K! F, N. a3 p
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