Linux-进程状态&僵尸进程&孤儿进程

向右看齐 2022-06-05 12:07 428阅读 0赞

\#\#\#\#**一、Linux进程状态**

\#\#\#\#\#在我们的操作系统中，可以同时运行多个程序，而程序在内存中则是一个个的进程，在windows下我们打开任务管理器就可查看对应进程的状态。Linux下可以通过ps命令查看，Linux上进程主要有以下几种状态：  
\#\#\#\#\#**<1>运行状态 R（TASK\_RUNNING）**  
\#\#\#\#\#当进程正在被CPU执行，或已经准备就绪随时可被调度执行，则称该进程为处于运行状态（running）。所谓就绪状态就是该进程已经具有执行所需的条件，随时可被调度执行，但是还在就绪队列中尚未被调度。  
\#\#\#\#\#**<2>可中断睡眠状态 S（TASK\_INTERRUPTIBLE）**  
\#\#\#\#\#由于cpu同时可执行的进程有限，所以我们查看进程状态时会有大多数的进程都处于此状态。当进程处于可中断睡眠状态时，系统不会调度该进程执行。只有当系统产生一个中断或者释放了该进程正在等待的资源，或者该进程收到一个信号，就可以唤醒该进程并将状态转换到运行状态（R）。  
\#\#\#\#\#**<3>不可中断睡眠状态 D（TASK\_UNINTERRUPTIBLE）**  
\#\#\#\#\#与可中断睡眠状态类似，但处于该状态的进程不响应异步信号，此状态存在的意义就在于，内核的某些处理流程是不能被打断的。如果响应异步信号，程序的执行流程中就会被插入一段用于处理异步信号的流程（这个插入的流程可能只存在于内核态，也可能延伸到用户态），于是原有的流程就被中断了。  
\#\#\#\#\#**<4>暂停状态 T（TASK\_STOPPED）**  
\#\#\#\#\#当进程收到信号SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN或SIGTTOU时就会进入暂停状态。可向其发送SIGCONT信号让进程转换到可运行状态。  
\#\#\#\#\#**<5>僵死状态 Z（TASK\_ZOMBIE）**  
\#\#\#\#\#当子进程已停止运行，但其父进程还在运行并且没有询问其状态时，则称该子进程处于僵死状态。僵死进程会以终止状态保持在进程表中，直到等待父进程读取退出状态码。  
\#\#\#\#\#**<6>退出状态 X ( TASK\_DEAD - EXIT\_DEAD)**  
\#\#\#\#\#进程将被置于EXIT\_DEAD退出状态，这意味着接下来的代码立即就会将该进程彻底释放。该状态是非常短暂的，几乎不可能通过ps命令捕捉到。

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\#\#\#\#\#**补充：STAT状态位常见的状态字符**

> \#\#\#\#\#D 无法中断的休眠状态（通常 IO 的进程）；  
> \#\#\#\#\#R 正在运行可中在队列中可过行的；  
> \#\#\#\#\#S 处于休眠状态；  
> \#\#\#\#\#T 停止或被追踪；  
> \#\#\#\#\#W 进入内存交换 （从内核2.6开始无效）；  
> \#\#\#\#\#X 死掉的进程 （基本很少見）；  
> \#\#\#\#\#Z 僵尸进程；  
> \#\#\#\#\#< 优先级高的进程  
> \#\#\#\#\#N 优先级较低的进程  
> \#\#\#\#\#L 有些页被锁进内存；  
> \#\#\#\#\#s 进程的领导者（在它之下有子进程）；  
> \#\#\#\#\#l 多进程的（使用 CLONE\_THREAD, 类似 NPTL pthreads）；  
> \#\#\#\#\#+ 位于后台的进程组；  
> \#\#\#\#\#使用ps a可查看当前所有进程：  
> ![这里写图片描述][format_png]

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\#\#\#\#**二、僵尸进程**  
\#\#\#\#\#\*\*<1>先来构造一个僵尸进程的例子：\*\*我们在前面已经了解到一个子进程在其父进程没有调用wait()或waitpid()的情况下退出，如果其父进程还存在而一直不调用wait()，则该僵尸进程将无法回收，等到其父进程退出后该进程将被init回收。在这个过程中子进程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，这个时候该子进程称为一个僵尸进程。这个子进程就是僵尸进程。例：

1 #include <stdio.h>
      2 #include <unistd.h>
      3 #include <stdlib.h>
      4 
      5 
      6 int main()
      7 {
      8     pid_t id = fork();
      9     if(id < 0){
     10         perror("fork");
     11         return 1;
     12     }else if(id > 0){
     13         printf("parent[%d] is sleeping\n",getpid());
     14         sleep(30);
     15     }else{
     16         printf("child[%d] is begin\n",getpid());
     17         sleep(5);
     18         exit(1);
     19     }
     20 
     21     return 0;
     22 }

\#\#\#\#\#我们在shell下同时开启两个终端，一个下运行以上程序，另外一个在执行过程中使用grep抓取stat状态为zZ进程，通过结果的显示我们可以看出来在该进程执行时父进程状态为Z，成为了僵尸进程

ps -A -o stat,ppid,pid,cmd | grep -e '^[Zz]'

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\#\#\#\#\#**<2>结果分别如下：**  
\#\#\#\#\#我们通过fork()创建一个子进程，父进程执行30s，子进程执行5s后就退出，并且父进程没有使用wait或waitpid的方式来获取子进程的退出信息，此时子进程就会出现僵尸进程的现象。  
![这里写图片描述][format_png 1]  
![这里写图片描述][format_png 2]

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\#\#\#\#\#**<3>避免僵尸进程的方法：**  
\#\#\#\#\#⒈父进程通过wait和waitpid等函数等待子进程结束，这会导致父进程挂起，相关用法可以通过man命令查看。  
\#\#\#\#\#⒉ 如果父进程很忙，那么可以用signal函数为SIGCHLD安装handler，因为子进程结束后， 父进程会收到该信号，可以在handler中调用wait回收。  
\#\#\#\#\#⒊ 如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal（SIGCHLD,SIG\_IGN） 通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收， 并不再给父进程发送信号。  
\#\#\#\#\#⒋ 还有一些技巧，就是fork两次，父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一 个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收。不过子进程的回收 还要自己做。

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\#\#\#\#\#**<4>僵尸进程的危害：**  
\#\#\#\#\#假设这样一个情景，我们有一个父进程在不断的创建子进程，每个子进程的存活时间都很短，父进程对子进程的终止状态都不管不顾，任由发展下去，子子孙孙，系统中就会存在许多的僵尸进程，更重要的是每一个僵尸进程都还没占着对应的进程列表，进程列表可是临界资源是有限的，时间一长内存中就没有多余的地方再让我们创建进程了。

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\#\#\#\#**三、孤儿进程**  
\#\#\#\#\#<1>同样通过构造一个例子来理解什么叫孤儿进程，此场景就和名字一样通俗易懂，所谓的“孤儿”，就是失去了“父亲”，也就是说在子进程还在执行时，父进程就已经退出了。看例子：

#include <unistd.h>
     #include <stdio.h>
    
     int main()
     {
          pid_t id  = fork();
          
          if(id < 0){
              perror("for");
              return 1;
          }else if(id == 0){
              printf("start:im child[%d],parent is [%d]\n",getpid(),getppid());
              sleep(10);
              printf("finish:im child[%d],parent is [%d]\n",getpid(),getppid());
          }else{
              printf("im father[%d]\n",getpid());
              sleep(2);
          }   
          
          return 0;
      }

\#\#\#\#\#**<2>运行结果及分析：**  
\#\#\#\#\#我们可以看出本来子进程的父进程Pid为2420，但是我们让父进程sleep两秒后就结束了，此时子进程依然还在运行，等子进程sleep完成后，此时父进程已经不在了，新的父亲的pid为1，也就是系统中的init进程，也可以说该子进程被init进程所接管。  
![这里写图片描述][format_png 3]

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[format_png 1]: /images/20220605/29d9a382db2d4382a30b115878b08676.png
[format_png 2]: /images/20220605/f228dc21abdc46748cc1a22099a51dba.png
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