什么是進程

在探討這個問題之前，我們先來弄清什么是進程。

進程(Process)是計算機中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。程序是指令、數(shù)據(jù)及其組織形式的描述，進程是程序的實體。進程是一個具有獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動。它可以申請和擁有系統(tǒng)資源，是一個動態(tài)的概念，是一個活動的實體。它不只是程序的代碼，還包括當(dāng)前的活動，通過程序計數(shù)器的值和處理寄存器的內(nèi)容來表示。通俗點講，進程是一段程序的執(zhí)行過程，是個動態(tài)概念。

一：進程狀態(tài)

程序運行必須加載在內(nèi)存中，當(dāng)有過多的就緒態(tài)或阻塞態(tài)進程在內(nèi)存中沒有運行，因為內(nèi)存很小，有可能不足。系統(tǒng)需要把他們移動到內(nèi)存外磁盤中，稱為掛起狀態(tài)。就緒狀態(tài)的進程掛起就是掛起就緒狀態(tài)，阻塞進程掛起就稱為阻塞掛起狀態(tài)。

每個進程的產(chǎn)生都有自己的唯一的ID號(pid)，并且附帶有一個它父進程的ID號(ppid)。進程死亡時，ID被回收。

進程間靠優(yōu)先級獲得CPU資源，時間片段輪換來更新優(yōu)先級，以保證不會一個進程占據(jù)CPU時間過長。每個進程都得到輪換運行，因為這個時間非常短，所以給我們就好像是系統(tǒng)在同時運行好多進程。

二：僵尸進程

那么什么稱為僵尸進程呢？

即子進程先于父進程退出后，子進程的PCB需要其父進程釋放，但是父進程并沒有釋放子進程的PCB，這樣的子進程就稱為僵尸進程，僵尸進程實際上是一個已經(jīng)死掉的進程。我們用代碼來看一下

我們將它掛在后臺執(zhí)行，可以看到結(jié)果，用ps可以看到子進程后有一個 ,defunct是已死的，僵尸的意思,可以看出這時的子進程已經(jīng)是一個僵尸進程了。因為子進程已經(jīng)結(jié)束，而其父進程并未釋放其PCB，所以產(chǎn)生了這個僵尸進程。

我們也可以用ps -aux | grep pid 查看進程狀態(tài)

一個進程在調(diào)用exit命令結(jié)束自己的生命的時候，其實它并沒有真正的被銷毀，而是留下一個稱為僵尸進程（Zombie）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)調(diào)用exit，它的作用是使進程退出，但也僅僅限于將一個正常的進程變成一個僵尸進程，并不能將其完全銷毀）。在Linux進程的狀態(tài)中，僵尸進程是非常特殊的一種，它已經(jīng)放棄了幾乎所有內(nèi)存空間，沒有任何可執(zhí)行代碼，也不能被調(diào)度，僅僅在進程列表中保留一個位置，記載該進程的退出狀態(tài)等信息供其他進程收集，除此之外，僵尸進程不再占有任何內(nèi)存空間。這個僵尸進程需要它的父進程來為它收尸，如果他的父進程沒有處理這個僵尸進程的措施，那么它就一直保持僵尸狀態(tài)，如果這時父進程結(jié)束了，那么init進程自動會接手這個子進程，為它收尸，它還是能被清除的。但是如果如果父進程是一個循環(huán)，不會結(jié)束，那么子進程就會一直保持僵尸狀態(tài)，這就是為什么系統(tǒng)中有時會有很多的僵尸進程。

試想一下，如果有大量的僵尸進程駐在系統(tǒng)之中，必然消耗大量的系統(tǒng)資源。但是系統(tǒng)資源是有限的，因此當(dāng)僵尸進程達到一定數(shù)目時，系統(tǒng)因缺乏資源而導(dǎo)致奔潰。所以在實際編程中，避免和防范僵尸進程的產(chǎn)生顯得尤為重要。

三：孤兒進程

一個父進程退出，而它的一個或多個子進程還在運行，那么那些子進程將成為孤兒進程。孤兒進程將被init進程(進程號為1)所收養(yǎng)，并由init進程對它們完成狀態(tài)收集工作。

子進程死亡需要父進程來處理，那么意味著正常的進程應(yīng)該是子進程先于父進程死亡。當(dāng)父進程先于子進程死亡時，子進程死亡時沒父進程處理，這個死亡的子進程就是孤兒進程。

但孤兒進程與僵尸進程不同的是，由于父進程已經(jīng)死亡，系統(tǒng)會幫助父進程回收處理孤兒進程。所以孤兒進程實際上是不占用資源的，因為它終究是被系統(tǒng)回收了。不會像僵尸進程那樣占用ID,損害運行系統(tǒng)。

下來我們上代碼看看：

從執(zhí)行結(jié)果來看，此時由pid == 4168父進程創(chuàng)建的子進程，其輸出的父進程pid == 1，說明當(dāng)其為孤兒進程時被init進程回收，最終并不會占用資源，這就是為什么要將孤兒進程分配給init進程。

四：僵尸進程處理方式

任何一個子進程(init除外)在exit()之后，并非馬上就消失掉，而是留下一個稱為僵尸進程(Zombie)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，等待父進程處理。這是每個子進程在結(jié)束時都要經(jīng)過的階段。如果子進程在exit()之后，父進程沒有來得及處理，這時用ps命令就能看到子進程的狀態(tài)是“defunct”。如果父進程能及時處理，可能用ps命令就來不及看到子進程的僵尸狀態(tài)，但這并不等于子進程不經(jīng)過僵尸狀態(tài)。如果父進程在子進程結(jié)束之前退出，則子進程將由init接管。init將會以父進程的身份對僵尸狀態(tài)的子進程進行處理。所以孤兒進程不會占資源，僵尸進程會占用資源危害系統(tǒng)。我們應(yīng)當(dāng)避免僵尸進程的出現(xiàn)。

解決方式如下：

1）：一種比較暴力的做法是將其父進程殺死，那么它的子進程，即僵尸進程會變成孤兒進程，由系統(tǒng)來回收。但是這種做法在大多數(shù)情況下都是不可取的，如父進程是一個服務(wù)器程序，如果為了回收其子進程的資源，而殺死服務(wù)器程序，那么將導(dǎo)致整個服務(wù)器崩潰，得不償失。顯然這種回收進程的方式是不可取的，但其也有一定的存在意義。

2）：SIGCHLD信號處理

我們都知道wait函數(shù)是用來處理僵尸進程的，但是進程一旦調(diào)用了wait，就立即阻塞自己，由wait自動分析是否當(dāng)前進程的某個子進程已經(jīng)退出，如果讓它找到了這樣一個已經(jīng)變成僵尸的子進程，wait就會收集這個子進程的信息，并把它徹底銷毀后返回；如果沒有找到這樣一個子進程，wait就會一直阻塞在這里，直到有一個出現(xiàn)為止。我們先來看看wait函數(shù)的定義

#include /* 提供類型pid_t的定義，實際就是int型 */

#include

pid_t wait(int *status)

參數(shù)status用來保存被收集進程退出時的一些狀態(tài)，它是一個指向int類型的指針。但如果我們對這個子進程是如何死掉的毫不在意，只想把這個僵尸進程消滅掉，（事實上絕大多數(shù)情況下，我們都會這樣想），我們就可以設(shè)定這個參數(shù)為NULL，就象下面這樣：pid=wait(NULL)；如果成功，wait會返回被收集的子進程的進程ID，如果調(diào)用進程沒有子進程，調(diào)用就會失敗，此時wait返回-1，同時errno被置為ECHILD。

由于調(diào)用wait之后，就必須阻塞，直到有子進程結(jié)束，所以，這樣來說是非常不高效的，我們的父進程難道要一直等待你子進程完成，最后才能執(zhí)行自己的代碼嗎？難道就不能我父進程執(zhí)行自己的代碼，你子進程什么時候完成我就什么時候去處理你，不用一直等你？當(dāng)然是有這種方式了。

實際上當(dāng)子進程終止時，內(nèi)核就會向它的父進程發(fā)送一個SIGCHLD信號，父進程可以選擇忽略該信號，也可以提供一個接收到信號以后的處理函數(shù)。對于這種信號的系統(tǒng)默認(rèn)動作是忽略它。我們不希望有過多的僵尸進程產(chǎn)生，所以當(dāng)父進程接收到SIGCHLD信號后就應(yīng)該調(diào)用 wait 或 waitpid 函數(shù)對子進程進行善后處理，釋放子進程占用的資源。

下面是一個處理僵尸進程的簡單的例子：

進行測試后確定了是在父進程睡眠10s時子進程結(jié)束，父進程接收到了SIGCHLD信號，調(diào)用了deal_child函數(shù)，釋放了子進程的PCB后又回到自己本身的代碼中執(zhí)行。我們看看運行結(jié)果

說到這里，我們再來看看signal函數(shù)（不是阻塞函數(shù)）

signal（參數(shù)1，參數(shù)2）；

參數(shù)1：我們要進行處理的信號。系統(tǒng)的信號我們可以再終端鍵入 kill -l查看(共64個)。其實這些信號是系統(tǒng)定義的宏。

參數(shù)2：我們處理的方式（是系統(tǒng)默認(rèn)還是忽略還是捕獲）。

eg: signal(SIGINT ,SIG_ING ); //SIG_ING 代表忽略SIGINT信號

eg:signal(SIGINT,SIG_DFL); //SIGINT信號代表由InterruptKey產(chǎn)生，通常是CTRL +C或者是DELETE。發(fā)送給所有ForeGroundGroup的進程。SIG_DFL代表執(zhí)行系統(tǒng)默認(rèn)操作，其實對于大多數(shù)信號的系統(tǒng)默認(rèn)動作是終止該進程。這與不寫此處理函數(shù)是一樣的。

我們也可以給參數(shù)2傳遞一個信號處理函數(shù)的地址，但是這個信號處理函數(shù)需要其返回值為void，并且默認(rèn)自帶一個int類型參數(shù)

這個int就是你所傳遞的第一個信號參數(shù)的值（你用kill -l可以查看）

我們測試了一下，如果創(chuàng)建了5個子進程，但是銷毀的時候仍然有兩個仍是僵尸進程，這又是為什么呢？

這是因為當(dāng)5個進程同時終止的時候，內(nèi)核都會向父進程發(fā)送SIGCHLD信號，而父進程此時有可能仍然處于信號處理的deal_child函數(shù)中，那么在處理完之前，中間接收到的SIGCHLD信號就會丟失，內(nèi)核并沒有使用隊列等方式來存儲同一種信號

所以為了解決這一問題，我們需要調(diào)用waitpid函數(shù)來清理子進程。

這樣的話，只有檢驗沒有僵尸進程，他才會返回0，這樣就可以確保所有的僵尸進程都被殺死了。