Linux系统编程---孤儿进程与僵尸进程

1、前言

        在上一篇博客文章已经对Linux系统编程内容进行了较为详细的梳理，本文将在上一篇的基础上，继续梳理Linux系统编程中关于孤儿进程和僵尸进程的知识脉络。如有疑问的博客朋友可以通过下面的博文链接进行参考学习。

Linux系统编程---多进程-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_49337111/article/details/147340286?spm=1001.2014.3001.5501        为什么需要了解孤儿进程和僵尸进程 ？？？

        了解 ​​孤儿进程（Orphan Process）​​ 和 ​​僵尸进程（Zombie Process）​​ 是深入理解 Linux/Unix 进程管理的关键，尤其在开发高可靠性服务、调试系统问题或优化资源管理时至关重要。

        理解孤儿进程和僵尸进程，能帮助编写出更加可靠的多进程程序、有效管理系统资源、快速定位异常，并避免安全漏洞。这是与Linux系统开发或运维相关岗位的​​基本功​！

2、孤儿进程

        孤儿进程：一般情况下，调用fork()函数创建的子进程，父进程如果比子进程先退出，那么这个子进程称之为 孤儿进程。那么，祖先进程init 就会成为该子进程的父进程，回收该子进程的资源。（老爸走了 儿子还在 国家收养）

        在Linux系统中有系统接管机制，会定期调用wait函数接管回收孤儿进程的资源。Linux通过​​进程继承机制​将孤儿进程的父进程重置，确保进程不会完全失控。进程会被系统的 ​​init 祖先进程（PID=1）​​ 或 ​​systemd 进程接管，由它们负责回收资源并处理后续状态。

        ​​因为Linux对孤儿进程做了自动回收处理机制，因此孤儿进程通常不会导致系统问题，但孤儿进程长期运行，可能占用资源，有资源泄露风险，需通过日志监控。

        在编写多进程程序时，父进程应通过 waitpid( ) 或信号处理（如 SIGCHLD）主动回收子进程。

        孤儿进程的产生必须要满足以下两个条件：

• 父进程早于子进程终止（正常退出或意外崩溃）。
• 子进程仍在运行，但失去与原父进程的关联。

        孤儿进程程序示例：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>/*
孤儿进程：一般情况下，调用fork()函数创建的子进程，父进程如果比子进程先退出，那么这个子进程称之为 孤儿进程。
那么，祖先进程init 就会成为该子进程的父进程，回收该子进程的资源
*/int main(int argc, char **argv)
{printf(" main 当前进程的ID号:%d\n",getpid());pid_t id = fork();if(id >0)        //子进程{printf("[%d] 我是父进程 准备退出.....\n",getpid());sleep(5);}else if(id == 0) //子进程{sleep(25); //延时20s之后，父进程此时已经退出了，子进程变成了孤儿进程//孤儿进程 是 在失去 父进程的时候 马上 寻找继父printf("[%d] 我是儿子，准备退出....\n", getpid());printf("我的继父进程id:%d\n", getppid());}return 0;
}

        程序运行结果：

        通过 ps -ef 可以查看到，在父进程退出子进程成为孤儿进程后，由 /lib/systemd/systemd --user 进程进行了接管。

Snail@ubuntu:~/Desktop/demo$ ps -ef
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root           1       0  0 16:03 ?        00:00:03 /sbin/init auto noprompt
...
Snail       1613       1  0 16:07 ?        00:00:01 /lib/systemd/systemd --user
...
root        6919    1613  0 16:31 pts/2    00:00:00 ./sys_demo

3、僵尸进程

        在Linux系统中，​​僵尸进程（Zombie Process）​​是指已经终止（结束运行）但其父进程尚未调用 wait() 或 waitpid() 系统调用来回收其资源的子进程。僵尸进程不占用CPU或内存资源，但会保留其​​进程描述符（Process Descriptor）​​ 在系统的进程表中，直到父进程处理其终止状态。

        通俗易懂的话来说就是，父进程还存在，但是去做的别的事情了（比如在一个死循环，没有退出），此时子进程退出之后，就变成了僵尸进程。

        （可以用ps -ef 查看，进程的状态栏为defunct，这就是所谓的“僵尸”进程）。

        僵尸进程的特点：

• ​不占用CPU或内存​​（已终止，仅保留进程表项）。
• ​​进程状态为 Z（Zombie）​​（可通过 ps 或 top 查看）。
• 无法被 kill 命令杀死​​（因为它已经是“死”进程，只能由父进程或 init 回收）。

        僵尸进程产生的核心条件：

• ​子进程先于父进程终止​​。
• ​​父进程未主动回收子进程。

        僵尸进程程序示例： 

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>/*
僵尸进程：父进程还存在，但是去做的别的事情了（比如在一个死循环，没有退出），
此时子进程退出之后，就变成了僵尸进程。
（可以用ps -ef 查看，进程的状态栏为defunct，这就是所谓的“僵尸”进程）*/int main()
{printf(" main 当前进程的ID号:%d\n",getpid());//创建一个子进程pid_t id = fork();if(id >0)             //父进程{while(1){sleep(1);printf("[%d] 我是你爹，但是我正在做别的事情.....\n",getpid());}}
else if(id == 0)    //子进程{printf("[%d]我是儿子，准备退出....\n",getpid());return 0;}return 0;
}

        程序运行结果：

        通过 ps -ef 可以查看到，在子进程退出后，因父进程迟迟未结束，且父进程未主动回收子进程，子进程变成了僵尸进程，进入了僵尸态。

Snail@ubuntu:~/Desktop/demo$ ps -ef
UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root           1       0  0 16:03 ?        00:00:04 /sbin/init auto nopromp
...
Snail      10651    5605  0 17:27 pts/0    00:00:00 /usr/bin/bash --init-fi
...
Snail      10814   10651  0 17:27 pts/0    00:00:00 ./a.out
Snail      10815   10814  0 17:27 pts/0    00:00:00 [a.out] <defunct>

        解决进程的僵尸态问题：

①、父进程还在，主动回收资源：

        等待一个进程的目的就是帮这个进程修改状态 (从僵尸态变成死亡态)

​​         阻塞回收：调用 wait( ) 或 waitpid( )​​

        非阻塞回收：WNOHANG

②、父进程退出后，子进程会寻找继父帮自己回收资源：

        验证父进程还在，但是不主动回收资源，结果就是这个子进程会一直等待父进程的退出之后，然后去寻找继父帮自己回收资源。

③、父进程忽略 SIGCHLD（自动回收）​：

        如果父进程 ​​不回收子进程​​ 且 ​​不忽略 SIGCHLD​​，子进程会 ​​保持僵尸状态。

        直到：父进程终止​​时子进程被继父进程接管并回收 或 系统重启​​时所有进程被清理。