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給進(jìn)程設(shè)置僵尸狀態(tài)的目的是維護(hù)子進(jìn)程的信息，以便父進(jìn)程在以后某個(gè)時(shí)間獲取,。這些信息包括子進(jìn)程的進(jìn)程ID,、終止?fàn)顟B(tài)以及資源利用信息(CPU時(shí)間，內(nèi)存使用量等等),。如果一個(gè)進(jìn)程終止，而該進(jìn)程有子進(jìn)程處于僵尸狀態(tài),，那么它的所有僵尸子進(jìn)程的父進(jìn)程ID將被重置為1（init進(jìn)程）,。繼承這些子進(jìn)程的init進(jìn)程將清理它們(init進(jìn)程將wait它們,，從而去除僵尸狀態(tài)),。 但通常情況下,，我們是不愿意留存僵尸進(jìn)程的,，它們占用內(nèi)核中的空間，最終可能導(dǎo)致我們耗盡進(jìn)程資源,。那么為什么會(huì)產(chǎn)生僵尸進(jìn)程以及如何避免產(chǎn)生僵尸進(jìn)程呢,？下邊我將從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析,。
我們知道，要在當(dāng)前進(jìn)程中生成一個(gè)子進(jìn)程,，一般需要調(diào)用fork這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，fork這個(gè)函數(shù)的特別之處在于一次調(diào)用,，兩次返回，一次返回到父進(jìn)程中,，一次返回到子進(jìn)程中,，我們可以通過(guò)返回值來(lái)判斷其返回點(diǎn)：  pid_t child = fork(); if( child < 0 ) { //fork error. perror("fork process fail.\n"); } else if( child ==0 ) { // in child process printf(" fork succ, this run in child process\n "); } else { // in parent process printf(" this run in parent process\n "); } 如果子進(jìn)程先于父進(jìn)程退出， 同時(shí)父進(jìn)程又沒(méi)有調(diào)用wait/waitpid,，則該子進(jìn)程將成為僵尸進(jìn)程,。通過(guò)ps命令,，我們可以看到該進(jìn)程的狀態(tài)為Z(表示僵死)，如圖1所示： (圖1)
代碼如下： if( child == -1 ) { //error perror("\nfork child error."); exit(0); } else if(child == 0){ cout << "\nIm in child process:" << getpid() << endl; exit(0); } else { cout << "\nIm in parent process." << endl; sleep(600); } 讓父進(jìn)程休眠600s, 然后子進(jìn)程先退出,，我們就可以看到先退出的子進(jìn)程成為僵尸進(jìn)程了（進(jìn)程狀態(tài)為Z）
我們知道了僵尸進(jìn)程產(chǎn)生的原因,，下邊我們看看如何避免產(chǎn)生僵尸進(jìn)程,。 一般，為了防止產(chǎn)生僵尸進(jìn)程,，在fork子進(jìn)程之后我們都要wait它們；同時(shí),，當(dāng)子進(jìn)程退出的時(shí)候，內(nèi)核都會(huì)給父進(jìn)程一個(gè)SIGCHLD信號(hào),，所以我們可以建立一個(gè)捕獲SIGCHLD信號(hào)的信號(hào)處理函數(shù),，在函數(shù)體中調(diào)用wait（或waitpid），就可以清理退出的子進(jìn)程以達(dá)到防止僵尸進(jìn)程的目的,。如下代碼所示： void sig_chld( int signo ) { pid_t pid; int stat; pid = wait(&stat); printf( "child %d exit\n", pid ); return; } int main() { signal(SIGCHLD, &sig_chld); } 現(xiàn)在main函數(shù)中給SIGCHLD信號(hào)注冊(cè)一個(gè)信號(hào)處理函數(shù)（sig_chld）,，然后在子進(jìn)程退出的時(shí)候，內(nèi)核遞交一個(gè)SIGCHLD的時(shí)候就會(huì)被主進(jìn)程捕獲而進(jìn)入信號(hào)處理函數(shù)sig_chld,，然后再在sig_chld中調(diào)用wait,，就可以清理退出的子進(jìn)程。這樣退出的子進(jìn)程就不會(huì)成為僵尸進(jìn)程,。 然后,，即便我們捕獲SIGCHLD信號(hào)并且調(diào)用wait來(lái)清理退出的進(jìn)程，仍然不能徹底避免產(chǎn)生僵尸進(jìn)程,；我們來(lái)看一種特殊的情況： 我們假設(shè)有一個(gè)client/server的程序,，對(duì)于每一個(gè)連接過(guò)來(lái)的client，server都啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程去處理來(lái)自這個(gè)client的請(qǐng)求,。然后我們有一個(gè)client進(jìn)程,，在這個(gè)進(jìn)程內(nèi),，發(fā)起了多個(gè)到server的請(qǐng)求（假設(shè)5個(gè)），則server會(huì)fork 5個(gè)子進(jìn)程來(lái)讀取client輸入并處理（同時(shí),，當(dāng)客戶端關(guān)閉套接字的時(shí)候,，每個(gè)子進(jìn)程都退出）；當(dāng)我們終止這個(gè)client進(jìn)程的時(shí)候 ,，內(nèi)核將自動(dòng)關(guān)閉所有由這個(gè)client進(jìn)程打開(kāi)的套接字,，那么由這個(gè)client進(jìn)程發(fā)起的5個(gè)連接基本在同一時(shí)刻終止。這就引發(fā)了5個(gè)FIN,，每個(gè)連接一個(gè),。server端接受到這5個(gè)FIN的時(shí)候，5個(gè)子進(jìn)程基本在同一時(shí)刻終止,。這就又導(dǎo)致差不多在同一時(shí)刻遞交5個(gè)SIGCHLD信號(hào)給父進(jìn)程,，如圖2所示： （圖2） 正是這種同一信號(hào)多個(gè)實(shí)例的遞交造成了我們即將查看的問(wèn)題。 我們首先運(yùn)行服務(wù)器程序,，然后運(yùn)行客戶端程序,，運(yùn)用ps命令看以看到服務(wù)器fork了5個(gè)子進(jìn)程，如圖3： （圖3） 然后我們Ctrl+C終止客戶端進(jìn)程,，在我機(jī)器上邊測(cè)試，可以看到信號(hào)處理函數(shù)運(yùn)行了3次,，還剩下2個(gè)僵尸進(jìn)程,，如圖4： （圖4） 通過(guò)上邊這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們可以看出，建立信號(hào)處理函數(shù)并在其中調(diào)用wait并不足以防止出現(xiàn)僵尸進(jìn)程,，其原因在于：所有5個(gè)信號(hào)都在信號(hào)處理函數(shù)執(zhí)行之前產(chǎn)生,，而信號(hào)處理函數(shù)只執(zhí)行一次，因?yàn)閁nix信號(hào)一般是不排隊(duì)的(我的這篇博客中有提到http://www.cnblogs.com/yuxingfirst/p/3160697.html),。 更為嚴(yán)重的是,，本問(wèn)題是不確定的，依賴于客戶FIN到達(dá)服務(wù)器主機(jī)的時(shí)機(jī),，信號(hào)處理函數(shù)執(zhí)行的次數(shù)并不確定,。 正確的解決辦法是調(diào)用waitpid而不是wait，這個(gè)辦法的方法為：信號(hào)處理函數(shù)中,，在一個(gè)循環(huán)內(nèi)調(diào)用waitpid,，以獲取所有已終止子進(jìn)程的狀態(tài)。我們必須指定WNOHANG選項(xiàng),，他告知waitpid在有尚未終止的子進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)不要阻塞,。（我們不能在循環(huán)內(nèi)調(diào)用wait，因?yàn)闆](méi)有辦法防止wait在尚有未終止的子進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)阻塞,，wait將會(huì)阻塞到現(xiàn)有的子進(jìn)程中第一個(gè)終止為止）,，下邊的程序分別給出了這兩種處理辦法(func_wait, func_waitpid),。  //server.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <errno.h> #include <error.h> #include <netinet/in.h> #include <netinet/ip.h> #include <arpa/inet.h> #include <string.h> #include <signal.h> #include <sys/wait.h> typedef void sigfunc(int); void func_wait(int signo) { pid_t pid; int stat; pid = wait(&stat); printf( "child %d exit\n", pid ); return; } void func_waitpid(int signo) { pid_t pid; int stat; while( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0 ) { printf( "child %d exit\n", pid ); } return; } sigfunc* signal( int signo, sigfunc *func ) { struct sigaction act, oact; act.sa_handler = func; sigemptyset(&act.sa_mask); act.sa_flags = 0; if ( signo == SIGALRM ) { #ifdef SA_INTERRUPT act.sa_flags |= SA_INTERRUPT; /* SunOS 4.x */ #endif } else { #ifdef SA_RESTART act.sa_flags |= SA_RESTART; /* SVR4, 4.4BSD */ #endif } if ( sigaction(signo, &act, &oact) < 0 ) { return SIG_ERR; } return oact.sa_handler; } void str_echo( int cfd ) { ssize_t n; char buf[1024]; again: memset(buf, 0, sizeof(buf)); while( (n = read(cfd, buf, 1024)) > 0 ) { write(cfd, buf, n); } if( n <0 && errno == EINTR ) { goto again; } else { printf("str_echo: read error\n"); } } int main() { signal(SIGCHLD, &func_waitpid); int s, c; pid_t child; if( (s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0 ) { int e = errno; perror("create socket fail.\n"); exit(0); } struct sockaddr_in server_addr, child_addr; bzero(&server_addr, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(9998); server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); if( bind(s, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0 ) { int e = errno; perror("bind address fail.\n"); exit(0); } if( listen(s, 1024) < 0 ) { int e = errno; perror("listen fail.\n"); exit(0); } while(1) { socklen_t chilen = sizeof(child_addr); if ( (c = accept(s, (struct sockaddr *)&child_addr, &chilen)) < 0 ) { perror("listen fail."); exit(0); } if( (child = fork()) == 0 ) { close(s); str_echo(c); exit(0); } close(c); } } //client.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <errno.h> #include <error.h> #include <netinet/in.h> #include <netinet/ip.h> #include <arpa/inet.h> #include <string.h> #include <signal.h> void str_cli(FILE *fp, int sfd ) { char sendline[1024], recvline[2014]; memset(recvline, 0, sizeof(sendline)); memset(sendline, 0, sizeof(recvline)); while( fgets(sendline, 1024, fp) != NULL ) { write(sfd, sendline, strlen(sendline)); if( read(sfd, recvline, 1024) == 0 ) { printf("server term prematurely.\n"); } fputs(recvline, stdout); memset(recvline, 0, sizeof(sendline)); memset(sendline, 0, sizeof(recvline)); } } int main() { int s[5]; for (int i=0; i<5; i++) { if( (s[i] = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0 ) { int e = errno; perror("create socket fail.\n"); exit(0); } } for (int i=0; i<5; i++) { struct sockaddr_in server_addr, child_addr; bzero(&server_addr, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(9998); inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr); if( connect(s[i], (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0 ) { perror("connect fail."); exit(0); } } sleep(10); str_cli(stdin, s[0]); exit(0); } |
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