僵尸进程以及消灭僵尸进程

进程：占用内存空间的正在运行的程序，是系统进行资源分配和调度的基本单位。
进程在完成工作后应该被销毁，如果完成工作后，仍占用系统资源不被销毁，就会变为僵尸进程，给系统带来负担。

僵尸进程的产生

向exit函数传递参数值，或者是通过return语句返回的值都会传递给操作系统，而操作系统如果没有把这些值传递给产生该子进程的父进程，那么操作系统就不会销毁子进程.处于这种状态下的进程就是僵尸进程。

下面是一个产生僵尸进程的示例
zombie.c

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>int main(int argc,char *argv[]){pid_t pid = fork();if(pid == 0){fprintf(stdout,"child process.\n");}else{fprintf(stdout,"child process ID:%d\n",pid);sleep(30);}if(pid == 0){fprintf(stdout,"End child process.\n");}else{fprintf(stdout,"End parent process.\n");}return 0;
}

父进程在休眠，而子进程已经结束，且父进程并未处理子进程的返回值，这时子进程就会变为僵尸进程.
如图，这里3636就是产生的僵尸进程,进程stat为Z

销毁僵尸进程

如果销毁呢？可以考虑产生僵尸进程的原因。
把子进程exit参数值或return语句返回值传递给父进程，即可消灭僵尸进程。

1.wait 函数

#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc);

调用该函数时，会阻塞进程,如果已经有子进程终止，那么子进程终止时传递的返回值将保存到statloc所指向的内存空间。
但该空间还保存有其他信息,需要利用宏来分离.
WIFEXITED();//子进程正常终止时返回真.
WEXITSTATUS();//返回子进程的返回值.

wait.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main(int argc,char *argv[]){int status;pid_t pid = fork();if(pid == 0){return 3;}else{fprintf(stdout,"Child PID: %d\n",pid);pid = fork();if(pid == 0){exit(4);}else{fprintf(stdout,"Child PID: %d\n",pid);wait(&status);if(WIFEXITED(status))fprintf(stdout,"Child send:%d\n",WEXITSTATUS(status));fprintf(stdout,"status = %d\n",status); wait(&status);if(WIFEXITED(status))fprintf(stdout,"Child send:%d\n",WEXITSTATUS(status));sleep(20);}}return 0;
}

这样就不会产生僵尸进程了。不过该函数会一直阻塞进程，直到有子进程终止，所以有可能会造成不必要的麻烦。

2.waitpid 函数

#include<sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int *statloc,int options);

pid:等待终止的的目标子进程ID,若传递-1,则与wait函数相同,等待任意进程的终止.
statloc:保存返回信息的空间指针
options: 有以下几个选项
(1) WNOHANG：若制定的pid未终止，则返回0，不会阻塞进程.
(2) WUNTRACED: 若子进程进入暂停状态，则马上返回，但子进程的结束状态不予以理会。WIFSTOPPED(status)宏确定返回值是否对应与一个暂停子进程。

waitpid.c

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main(int argc,char *argv[]){int status;pid_t pid = fork();if(pid == 0){sleep(10);return 2;}else{while(!waitpid(-1,&status,WNOHANG)){sleep(1);fprintf(stdout,"sleep 1 sec.\n");}if(WIFEXITED(status))fprintf(stdout,"Child send:%d\n",WEXITSTATUS(status));}return 0;
}

很显然这里的父进程并为被阻塞.但仍存在一个问题，就是，我们要一直等待waitpid函数，如果不等待，我们不知道何时子进程终止。这也会对程序造成问题。

信号处理

子进程终止是被操作系统所识别的，如果操作系统能把自己进程终止这一消息告诉父进程，那么我们就能很好的处理了。

singal函数

#include<signal.h>
void (*signal(int signo,void (*func)(int)))(int);

signo:特殊情况的信息，有如下:

• SIGALRM:已到通过调用alarm函数注册的时间
• SIGINT:输入CTRL+C.
• SIGCHLD:子进程终止.

func:发生特殊情况时,调用的函数的指针.

介绍一个alarm函数

#include<unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int sec);

相应sec时间后，将产生一个SIGALRM信号.

一个示例
signal.c

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>void timeout(int sig){if(sig == SIGALRM)fprintf(stdout,"Time out!\n");alarm(2);
}
void keycontrol(int sig){if(sig == SIGINT)fprintf(stdout,"CTRL+C pressed!\n");
}
int main(int argc,char *argv[]){signal(SIGALRM,timeout);signal(SIGINT,keycontrol);alarm(2);for(int i=0;i<3;++i){fprintf(stdout,"wait...\n");sleep(20);}return 0;
}

执行结果

也可以尝试在执行中输入CTRL+C，会调用keycontrol函数
注意在这里主进程虽然有sleep(20),但等待6秒左右，就会结束整个程序。
因为进程在休眠中无法调用函数，但此时有信号产生，为了调用信号处理函数，会把休眠的进程唤醒。而且进程一旦被唤醒，即使为达到sleep函数调用的时间也不会再继续休眠，除非再次调用sleep。

**sigaction **

#include<signal.h>
int sigaction(int signo,const struct sigaction *act,struct sigaction * oldact);

• signo:与signal函数相同，传递信号信息
• act:相当于信号处理函数
• oldact:通过此参数获取之前注册的信号处理函数指针，若无需要则传递0

sigaction结构体

struct sigaciont{void(*sa_handler)(int);sigset_t sa_mask;int sa_flags;
}

• sa_handler:指向信号处理函数
• sa_mask和sa_flags:指定信号相关的选项和特性

利用信号技术消灭僵尸进程

signal_remove_zombie.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<sys/wait.h>void read_child_send(int sig){int status;pid_t pid = waitpid(-1,&status,WNOHANG);if(WIFEXITED(status)){fprintf(stdout,"Removed PID:%d\n",pid);fprintf(stdout,"Child send:%d\n",WEXITSTATUS(status));}
}int main(int argc,char *argv[]){pid_t pid;struct sigaction act;act.sa_handler = &read_child_send;sigemptyset(&act.sa_mask);act.sa_flags = 0;sigaction(SIGCHLD,&act,0);pid = fork();if(pid == 0){fprintf(stdout,"Child process running.\n");sleep(1);return 2;}else{fprintf(stdout,"Child process PID:%d\n",pid);pid = fork();if(pid == 0){fprintf(stdout,"Child process running.\n");sleep(2);return 3;}else{fprintf(stdout,"Child process PID:%d\n",pid);for(int i=0;i<3;++i){fprintf(stdout,"wait...\n");sleep(2);}}}return 0;
}

运行结果：

参考资料：

• 《TCP/IP网络编程》 尹圣雨