Linux wait/waitpid详解

骑猪看日落 2022-06-13 23:09 153阅读 0赞

# wait和waitpid #

在之前学习UNP卷一的时候，曾经学习过：在one connection per process这种并发模式下，  
每有一个连接就fork一个进程去handle，在父进程中必须注册信号处理函数去回收子进程，否则，  
在`while true`一直存在的父进程情况下，将产生大量的僵尸进程（Z）

而在信号处理函数中，又必须使用可以设置非阻塞flag的waitpid，来处理并发连接结束后的子进程回收。

参见：[http://blog.csdn.net/zhangxiao93/article/details/51579649][http_blog.csdn.net_zhangxiao93_article_details_51579649]

## 简介 ##

当一个进程正常或者异常终止时，父进程将会收到内核发送的`SIGCHLD`信号，父进程可以选择忽略该信号，也可以注册一个信号处理函数。

现在需要用wait或waitpid的进程可能会发生什么：  
1.所有子进程在运行，阻塞  
2.获得子进程终止状态后，立即返回  
3.没有子进程终止，出错返回（非阻塞）

#include <sys/wait.h>
    
    pid_t wait(int *statloc);
    pid_t waitpid(pid_t pid,int *statloc, int options);
    //statloc指向终止进程的终止状态，如果不关心终止状态可指定为空指针
    //pid有四种情况：
    //1.pid==-1 等待任意子进程
    //2.pid>0 等待进程ID与pid相等的子进程
    //3.pid==0 等待组ID等于调用进程组ID的任意子进程
    //4.pid<-1 等待组ID等于pid绝对值的任意子进程
    //options控制waitpid的操作：
    //1,2是支持作业控制
    //1.WCONTINUED
    //2.WUNTRACED
    //3.WNOHANG  waitpid不阻塞

这两个函数区别如下：

//在子进程终止前，wait使其调用者阻塞，waitpid有一个选项可使调用者不阻塞。
    //waitpid并不等待在其调用之后第一个终止的子进程，它有若干选项。换言之可以不阻塞。
    
    //事实上：
    
    pid_t wait(int *statloc)
    {
        return waitpid(-1, statloc, 0);
    }

## 避免僵尸进程 ##

当我们只fork()一次后，存在父进程和子进程。这时有两种方法来避免产生僵尸进程：

1.父进程调用waitpid()等函数来接收子进程退出状态。  
2.父进程先结束，子进程则自动托管到Init进程（pid = 1）。

### 第一种情况使用wait/waitpid回收 ###

子进程先于父进程结束，当父进程回收之前，子进程将处于僵尸状态

子进程结束前，父进程阻塞在wait调用

#include <sys/wait.h>
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    int main(int argc, char **argv)
    {
        pid_t pid;
        if((pid=fork())<0)//error
        {
        printf("fork error!");
        return -1;
        }
        else if(pid==0)//child
        {
        printf("in child\r\n");
        sleep(2);
        }
        else
        {
        int stat;
        pid_t pid=wait(&stat);
        printf("child terminate pid = %ld\r\n",(long)pid);
    
        }
        return 0;
    }
    //２　秒后，父进程打印

在TCP server中，通常父进程都是一直存在，因此需要调用wait/waitpid来回收子进程：  
由于子进程结束时会发送`SIGCHLD`的信号，在信号处理函数中对子进程进行回收

void sig_child(int signo)
    {
        while ( (pid = waitpid(-1,&stat,WNOHANG)) > 0)
           printf("child terminated\r\n");
    }
    
    typedef void (*signal_handler_t)(int);
    int main()
    {
       //...    
       //listen
       signal_handler_t sig_handler1=sig_child;
       signal(SIGCHLD,sig_handler1);
       //...
    }

解释一下，为什么要用`while`循环，且为什么要用`waitpid`的非阻塞模式

1.用while循环  
如果在信号处理函数中，有子进程终止，通过while循环一次性回收

2.非阻塞模式  
保证在回收最后一个终止的子进程后，没有子进程退出时，waitpid出错返回，主进程从信号处理函数中跳出而不是阻塞在信号处理函数中

### 第二种情况init进程负责回收 ###

父进程先结束，这样子进程讲托管给init进程，由init进程回收子进程。

因为在父进程调用wait/waitpid之前，子进程都有机会成为僵尸进程

如果一个进程fork一个子进程，但不要它等待子进程终止，也不希望子进程处于僵死状态直到父进程终止，实现这一要求需要用两个fork

#include <stdio.h>    
    #include <sys/wait.h>    
    #include <sys/types.h>    
    #include <unistd.h>    
    
    int main(void)       
    {       
        pid_t pid;       
    
        if ((pid = fork()) < 0)   //error    
        {       
        fprintf(stderr,"Fork error!\r\n");       
        exit(-1);       
        }       
        else if (pid == 0) //第一个子进程  
        {        
        if ((pid = fork()) < 0)      //在第一个子进程中fork
        {        
            fprintf(stderr,"Fork error!/n");       
            exit(-1);       
        }       
        else if (pid > 0) //第一个子进程，也就是第二个子进程的父进程      
            exit(0); /* parent from second fork == first child */      
        //直接退出
        /*    
         * We're the second child; our parent becomes init as soon    
         * as our real parent calls exit() in the statement above.    
         * Here's where we'd continue executing, knowing that when    
         * we're done, init will reap our status.    
         */   
        sleep(2);       
        printf("Second child, parent pid = %d\r\n", getppid());       
        exit(0);       
        }       
    
        if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid) /* wait for first child */      
        {       
        fprintf(stderr,"Waitpid error!\r\n");       
        exit(-1);       
        }       
    
        /*    
         * We're the parent (the original process); we continue executing,    
         * knowing that we're not the parent of the second child.    
         */      
        exit(0);       
    }

## 参考 ##

1.APUE  
2.[http://blog.csdn.net/dlutbrucezhang/article/details/8883339][http_blog.csdn.net_dlutbrucezhang_article_details_8883339]  
3.[http://blog.csdn.net/zhangxiao93/article/details/51579649][http_blog.csdn.net_zhangxiao93_article_details_51579649]

[http_blog.csdn.net_zhangxiao93_article_details_51579649]: http://blog.csdn.net/zhangxiao93/article/details/51579649
[http_blog.csdn.net_dlutbrucezhang_article_details_8883339]: http://blog.csdn.net/dlutbrucezhang/article/details/8883339