linux wait 與殭屍程序

2021-06-25 09:09:38 字數 4543 閱讀 2035

在unix 系統中,乙個程序結束了,但是他的父程序沒有等待(呼叫wait / waitpid)

他, 那麼他將變成乙個殭屍程序. 但是如果該程序的父程序已經先結束了,那麼

該程序就不會變成殭屍程序, 因為每個程序結束的時候,系統都會掃瞄當前系統

中所執行的所有程序, 看有沒有哪個程序是剛剛結束的這個程序的子程序,如果

是的話,就由init 來接管他,成為他的父程序…… 

乙個程序在呼叫exit命令結束自己的生命的時候,其實它並沒有真正的被銷毀, 而是留

下乙個稱為殭屍程序(zombie)的資料結構(系統呼叫exit,它的作用是 使程序退出,

但也僅僅限於將乙個正常的程序變成乙個殭屍程序,並不能將其完全銷毀) 

2. 殭屍程序的危害 

由於子程序的結束和父程序的執行是乙個非同步過程,即父程序永遠無法**子程序 到底

什麼時候結束. 那麼不會因為父程序太忙來不及waid子程序,或者說不知道 子程序什麼

時候結束,而丟失子程序結束時的狀態資訊呢? 不會.因為unix提供了一種機制可以保

證 只要父程序想知道子程序結束時的狀態資訊, 就可以得到. 這種機制就是: 在每個進

程退出的時候,核心釋放該程序所有的資源,包括開啟的檔案,占用的記憶體等. 但是仍然為

其保留一定的資訊(包括程序號the process id,退出狀態the termination status of the

process,執行時間the amount of cpu time taken by the process等), 直到父程序通過

wait / waitpid來取時才釋放. 但這樣就導致了問題,如果你程序不呼叫wait / waitpid的話,

那麼保留的那段資訊就不會 釋放,其程序號就會一定被占用,但是系統所能使用的程序號

是有限的,如果大量的產生 僵死程序,將因為沒有可用的程序號而導致系統不能產生新的

程序. 此即為殭屍程序的危害,應當避免. 

3.殭屍程序的避免 

1、父程序通過wait和waitpid等函式等待子程序結束,這會導致父程序掛起

2. 如果父程序很忙,那麼可以用signal函式為sigchld安裝handler,因為子程序結

束后, 父程序會收到該訊號,可以在handler中呼叫wait** 

3. 如果父程序不關心子程序什麼時候結束,那麼可以用signal(sigchld, sig_ign)

通知核心,自己對子程序的結束不感興趣,那麼子程序結束後,核心會**, 並不再給

父程序傳送訊號 

4. 還有一些技巧,就是fork兩次,父程序fork乙個子程序,然後繼續工作,子程序fork

一 個孫程序後退出,那麼孫程序被init接管,孫程序結束後,init會**。不過子程序

的** 還要自己做。 下面就是stevens給的採用兩次folk避免殭屍程序的示例.

3、殭屍程序的處理: 它需要它的父程序來為它收屍,如果他的父程序沒安裝sigchld

訊號處理函式呼叫wait或waitpid()等待子程序結束,又沒有顯式忽略該訊號,那麼它就

一直保持殭屍狀態; 存在的問題:如果父程序是乙個迴圈,不會結束,那麼子程序就會

一直保持殭屍狀態,這就是為什麼系統中有時會有很多的殭屍程序,系統的效能可能會

收到影響。 ** 如果這時父程序結束了,那麼init程序自動會接手這個子程序,為它收

屍,它還是能被清除的。 4、子程序結束後為什麼要進入殭屍狀態? * 因為父程序可能

要取得子程序的退出狀態等資訊。 5、殭屍狀態是每個子程序比經過的狀態嗎? 是的。

* 任何乙個子程序(init除外)在exit()之後,並非馬上就消失掉,而是留下乙個稱為殭屍

程序(zombie)的資料結構,等待父程序處理。這是每個 子程序在結束時都要經過的階段。

如果子程序在exit()之後,父程序沒有來得及處理,這時用ps命令就能看到子程序的狀 態是「z」。如果父程序能及時 處理,可能用ps命令就來不及看到子程序的殭屍狀態,但

這並不等於子程序不經過殭屍狀態。 * 如果父程序在子程序結束之前退出,則子程序將

由init接管。init將會以父程序的身份對殭屍狀態的子程序進行處理。 6、如何檢視殭屍

程序: $ ps -el 其中,有標記為z的程序就是殭屍程序 s代表休眠狀態;d代表不可

中斷的休眠狀態;r代表執行狀態;z代表僵死狀態;t代表停止或跟蹤狀態

wait 系統呼叫

系統中的殭屍程序都要由wait系統呼叫來**,下面就通過實戰看一看wait的具體用法:

wait的函式原型是:

#include

#include

pid_t wait(int *status);

程序一旦呼叫了wait,就立即阻塞自己,由wait自動分析是否當前程序的某個子程序已經

退出,如果讓它找到了這樣乙個已經變成殭屍的子程序, wait就會收集這個子程序的資訊,

並把它徹底銷毀後返回;如果沒有找到這樣乙個子程序,wait就會一直阻塞在這裡,直到有

乙個出現為止。

引數status用來儲存被收集程序退出時的一些狀態,它是乙個指向int型別的指標。但如果

我們對這個子程序是如何死掉的毫不在意,只想把這個殭屍程序消滅掉,(事實上絕大多數

情況下,我們都會這樣想),我們就可以設定這個引數為null,就象下面這樣:

pid = wait(null);

如果成功,wait會返回被收集的子程序的程序id,如果呼叫程序沒有子程序,呼叫就會失

敗,此時wait返回-1,同時errno被置為echild。

下面就讓我們用乙個例子來實戰應用一下wait呼叫:

#include

#include

#include

#include

#include

#include

int main() 

else if ( pc == 0)  

else  

exit(0); 

} 編譯並執行:

$ gcc wait1.c -o wait1

$ ./wait1

i am child process with pid 2351

now in parent process, pid = 2350

i am waiting child process to exit.

i catched a child process with pid of 2351

可以明顯注意到,在第2行結果列印出來前有10秒鐘的等待時間,這就是我們設定的讓子

程序睡眠的時間,只有子程序從睡眠中甦醒過來,它才能正常退 出,也就才能被父程序捕

捉到。其實這裡我們不管設定子程序睡眠的時間有多長,父程序都會一直等待下去,讀者如

果有興趣的話,可以試著自己修改一下這個數 值,看看會出現怎樣的結果。

如果引數status的值不是null,wait就會把子程序退出時的狀態取出並存入其中,這是一

個整數值(int),指出了子程序是正常退出還是 被非正常結束的(乙個程序也可以被其他

程序用訊號結束,我們將在以後的文章中介紹),以及正常結束時的返回值,或被哪乙個信

號結束的等資訊。由於這些資訊 被存放在乙個整數的不同二進位制位中,所以用常規的方法

讀取會非常麻煩,人們就設計了一套專門的巨集(macro)來完成這項工作,下面我們來學習 一下其中最 常用的兩個:

1,wifexited(status) 這個巨集用來指出子程序是否為正常退出的,如果是,它會返回乙個

非零值。

(請注意,雖然名字一樣,這裡的引數status並不同於wait唯一的引數–指向整數的指標

status,而是那個指標所指向的整數,切記不要搞混了。)

2, wexitstatus(status) 當wifexited返回非零值時,我們可以用這個巨集來提取子進

程的返回值,如果子程序呼叫exit(5)退出,wexitstatus(status) 就會返回5;如果子程序

呼叫exit(7),wexitstatus(status)就會返回7。請注意,如果程序不是正常退出的,也就

是說, wifexited返回0,這個值就毫無意義。

下面通過例子來實戰一下我們剛剛學到的內容:

#include

#include

#include

int main() 

else  

else  

printf("the child process %d exit abnormally.\n", pr); 

}   

exit(0); 

} 編譯並執行:

$ gcc wait2.c -o wait2

$ ./wait2

this is child process with pid of 1538.

the child process 1538 exit normally.

the return code is 3.

父程序準確捕捉到了子程序的返回值3,並把它列印了出來。

當然,處理程序退出狀態的巨集並不止這兩個,但它們當中的絕大部分在平時的程式設計中很少用

到,就也不在這裡浪費篇幅介紹了,有興趣的讀者可以自己參閱linux man pages去了解它

們的用法。

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