僵尸进程

Question

我对僵尸进程有一些疑问，

• 僵尸进程概念有什么好处？
• 知道内核保留僵尸进程的（PID、终止状态、资源使用信息）
  “资源使用信息”的含义是什么？
• 僵尸的 PPID() = 1 并且它仍然是僵尸，（init 收获僵尸，因为它默认为 wait()）
  任何人都可以编写一些C代码来创建一个僵尸，它的父级是Init吗？
• 僵尸可以拒绝释放内存上的某些锁吗？

提前致谢

Answer 1

-- 僵尸进程概念有什么好处？

僵尸进程只是一个 pid、一个退出状态和一些记帐信息，这些信息会一直保留，直到父进程使用 wait 系列系统调用之一来获取其最终状态。在父进程调用 wait 之前，子进程的 ID 必须保持标记为已使用状态，以便其他进程无法分配给它。如果另一个进程被分配了一个回收的 pid，那么就很难区分它和以前具有相同 pid 的进程之间的区别。一旦父进程调用 wait 并返回最终退出状态，就可以假设没有人会再次在该 pid 处查找子进程，因此现在可以重用该 pid。
（我认为在 Linux 上，如果父进程将 SIGCHLD 保留为 SIG_IGN，内核将不会保留僵尸，但将 SIGCHLD 的配置重新注册为 SIG_IGN 不会产生相同的效果）

——知道内核保留（PID、终止状态、资源）僵尸进程的“资源使用信息”的含义是什么？

其中一些信息是运行程序时

time my_program

将报告的内容。这些值通常在 SIGCHLD 的 siginfo 结构中报告（这并不完全是对 wait 的调用），但也可以通过调用 systme 调用的 waitid 形式获得（在某些系统上）。有关此结构的信息，请参阅 man sigaction。

-- 僵尸的 PPID() = 1 为何仍然是僵尸（init 会收获僵尸，因为它默认为 wait()）

ppid = 1 的僵尸不应该长时间保持僵尸状态，因为 init 应该收获很快。进程在死亡后不久就会保持僵尸状态（通过 exit 或通过无人处理的信号杀死它），直到其父进程调用 wait 并获得其最终状态。这意味着即使 init 除了一遍又一遍地调用 init 之外什么都不做，也可能在一小段时间内进程可能会显示为僵尸进程。如果进程在很长一段时间（秒）内显示为 init (0=ppid) 的子进程，则可能出现问题。

-- 任何人都可以编写一些 C 代码来创建一个僵尸，它的父级是 Init 吗？

这还不清楚，但我认为你想要：

pid_t f = fork();
if (f > 0) {
    exit(0); // this is the parent dying, so the child will be an orphan
             // and get adopted by init
} else if (f == 0) {
    sleep(100); // This is the child doing something that takes enough time for
                // its parent to commit suicide (exit(0)) and then for you to
                // observe that it has now been adopted by init
    exit(0);    // And now it dies as well, so init should reap its status, but
                // it may be a zombie for a short amount of time first.
} else /* error condition would be handled here */

--僵尸可以拒绝释放内存上的某些锁吗？

僵尸无法抓住任何东西。他们丢失了所有内存页面、打开的文件句柄等。几乎所有操作系统可以弄清楚如何释放的东西都应该被释放。不这样做将是一个错误，但请记住操作系统必须知道它是应该被释放的东西。在用户空间中创建资源是很容易的，当程序终止时操作系统不知道应该释放这些资源。

Answer 2

僵尸进程纯粹是一个 pid 和退出状态值。无法释放 pid，因为资源（pid）“属于”父级。如果它被释放，另一个进程可能会被分配相同的 pid，然后父进程最终可能会向不相关的进程发送信号；即使父进程首先等待确定子进程是否已退出，也无法避免竞争条件。

Answer 3

如果您有兴趣在正在运行的进程列表中查看僵尸进程，请使用以下命令：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main(void)
{
    pid_t p = fork();   // creates child process and stores the returned PID

    if (p != 0)         // executed by parent process
    {   sleep(1);       /* the child process terminates while the parent process sleeps,
                           the child then becomes a zombie process because the returned status
                           of the terminated child process isn't checked via a wait() */

        system("ps -eo pid,ppid,stat,cmd");  // prints a list of processes in your terminal

    }
    else        // executed by child process
    {
        exit(0);        // the child process terminates immediately
    }

    return 0;
}

您可以通过列表中的 Z+ 来识别僵尸进程：

注意：如果出现以下情况，您将必须修改代码你正在使用Windows。

Answer 4

僵尸进程是已停止运行但其进程表条目仍然存在的进程，因为父进程尚未通过 wait 系统调用检索它。从技术上讲，每个终止的进程都会在很短的时间内成为僵尸进程，但它们可以存活更长时间。

当父进程在子进程完成后不调用等待系统调用时，就会出现寿命较长的僵尸进程。发生这种情况的一种情况是，父进程编写得不好，只是省略了 wait 调用，或者父进程在子进程之前终止，并且新的父进程没有对其调用 wait 。当一个进程的父进程在子进程之前死亡时，操作系统将子进程分配给“init”进程或PID 1。即init进程“采用”子进程并成为其父进程。这意味着现在当子进程退出时，新的父进程（init）必须调用 wait 来获取其退出代码，否则其进程表条目将永远保留并成为僵尸进程

Answer 5

僵尸进程不是生命体，因此无法被杀死。它们的目的有三个主要原因：

1. 在父进程保持活动状态且不执行 wait() 系统调用时维护分配的 pid 号，防止其他 fork() 来分配它并避免 pid 冲突。此分配还避免（间接）创建具有该 ID 号的进程组和会话。 PID 分配需要遍历进程表来检查候选 pid 是否已在使用中，因此为死进程维护进程表条目是一个好主意。
2. 将 exit() 值或状态信息（如果被终止）存储到进行 wait() 系统调用的父进程。
3. 临时存储有关运行时间的记帐信息（进程累积的系统/用户时间） 今天的操作系统不仅存储此记帐信息，还存储更多信息（交换、系统调用次数等）。

解决方案非常巧妙，自从它在 AT&T unix 中首次实现以来，没有人认为应该对其进行更改。顺便说一句，除了进程表条目之外，没有为它们分配任何系统资源，因为所有这些信息都存储在那里，因此这些进程不会影响内存或文件描述符。他们也被排除在日程表之外，因此他们无法再次站起来行走。

僵尸的 PPID() = 1 如何仍然是僵尸（init 收获僵尸，因为它默认为 wait()）
任何人都可以编写一些 C 代码来创建一个僵尸，它的父级是 Init 吗？

init() 可能还没有花时间来进行 wait() 系统调用，并且它仍在处理最后一个 wait() > 它占了。另一个原因是您指定了另一个catchall进程（Linux允许这样做）而不是init。仅当僵尸进程进行 exit() 系统调用或被信号杀死时，它才会重新定位到正在等待它的进程。在负载较重的系统中，您可以看到 PPID 为 1 的僵尸进程，但并不常见。

僵尸可以拒绝释放内存上的某些锁吗？

僵尸只是进程表条目。属于僵尸的所有资源都已归还给系统（该进程只有在释放完所有资源后才进入僵尸状态），因此僵尸进程无法持有任何资源锁（原因很简单，它已经死了） ，因此无法释放它）

想象一个复杂的场景，其中一个进程获取了一个 tcpip 套接字，并且该套接字处于连接状态。然后该进程被成为僵尸的信号杀死，而套接字仍然活着（并且释放该套接字需要仍然运行协议交换来关闭连接）在这种情况下，进程资源实际上被释放（这意味着文件描述符关联到套接字），但套接字关闭被传递给 TCP 内核线程，该线程将继续由内核在释放僵尸资源时进行的隐式 close() 调用启动的工作。如果没有专门用于此目的的内核线程，则该进程仍将处于释放资源的过程中，并且显示为活动状态，直到释放完成。
一旦所有资源从垂死的进程中解开/释放，它将被标记为僵尸（尸体会是一个更好的术语）释放资源的任务是在系统时间完成的，因此进程无法控制对它来说，既不附加信号处理程序也不做任何事情......一旦进程死亡，它就会死亡。