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引言
一、僵尸进程
1.子进程的创建与退出
2.进程表
3.僵尸状态产生
4.直观感受一下#xff1a;
二、… 个人主页谁在夜里看海. 个人专栏《C系列》《Linux系列》《算法系列》 ⛰️ 丢掉幻想准备斗争 目录
引言
一、僵尸进程
1.子进程的创建与退出
2.进程表
3.僵尸状态产生
4.直观感受一下
二、孤儿进程
1.产生原因
2.处理办法
3.直观感受一下
总结 引言
在上一篇关于Linux的章节中我们介绍了进程的各种状态R运行状态、S睡眠状态、D磁盘休眠状态、T停止状态、X死亡状态。其实还有一种特殊的运行状态叫做Z僵死状态为什么有僵死和死亡两种不同的状态呢僵死并不等同于死亡
有人说一个人肉体的死亡并不算真正的死亡因为他还被人记着直到世界上没有人记得他的时候这个人才是完全意义上死亡了。僵死状态就是这个道理一个进程已经退出了但是它的父进程并没有读取到子进程退出的代码这时就会产生僵死进程子进程死亡了但是父进程还记得它
那么为什么父进程还会记得已经“死亡”的子进程呢这就要从父子进程的工作原理讲起了
一、僵尸进程
1.子进程的创建与退出
父进程使用fork()系统调用来创建一个新的子进程。fork()函数会返回两次在父进程中返回子进程的PID在子进程中返回0父进程和子进程是各自独立执行代码的
#include iostream
#include unistd.h
using namespace std;int main() {pid_t pid fork(); // 创建子进程if (pid 0) {cerr 子进程创建失败! endl;return 1;}if (pid 0) { // 子进程执行的代码cout 子进程正在运行PID为 getpid() endl;return 0; // 子进程退出} else { // 父进程执行的代码cout 父进程正在运行PID为 getpid() endl;return 0; // 父进程退出}
}当执行到fork()时会生成一个新进程。如果fork()成功父进程和子进程都会继续执行。子进程的 PID 将返回给父进程而在子进程中fork()返回 0。
2.进程表
子进程在完成自身任务并退出时操作系统并没有立即将其从进程表中移除。子进程变为“已终止”状态但它会保留在进程表中直到父进程收集它的退出状态。
进程表是操作系统用来管理所有进程的核心数据结构。每个进程都有一个进程控制块PCB其中包含了进程的各种信息包括其父进程的 IDPPID和进程的状态。
为什么需要存储运行的状态
父进程通过查看进程表获取子进程的状态根据不同的状态执行不同操作。
提问父进程获取子进程状态是为了帮助子进程进行内存资源释放吗
回答并不是子进程在执行结束之后会自行释放内存资源即使子进程错误中断了没有自行释放资源操作系统也会帮其释放资源。
那么父进程收集子进程状态信息的作用是什么呢下面是几种常见的原因
处理子进程执行失败时的错误恢复
父进程可以根据子进程的退出状态判断子进程是否正常完成任务。如果子进程由于某些错误退出父进程可以选择执行错误恢复操作。例如
假设父进程是一个文件处理程序它会启动多个子进程来处理不同的文件。如果一个子进程处理某个文件时失败了退出码非零父进程就可以通过获取退出状态来判断这一点然后采取以下行动 ①重新启动该子进程来处理失败的文件。 ②记录错误日志并通知用户某个文件处理失败。 ③跳过失败的文件继续处理其他文件。 决定是否继续或终止任务
父进程需要知道子进程的执行结果以决定是否继续执行其他任务或者终止整个操作。例如
父进程启动多个子进程来执行并行任务每个子进程执行不同的计算任务。父进程可能需要决定是否继续执行其他任务或者如果某个子进程失败是否停止其他所有任务 如果某个子进程退出码表明它执行失败父进程可以选择终止所有其他子进程避免浪费计算资源。 如果所有子进程都成功父进程可以汇总结果并继续进行后续步骤。 资源清理和收尾操作
有些程序需要父进程在子进程结束后做一些额外的资源清理工作。例如父进程可能会在子进程执行任务时分配某些资源内存、文件句柄等需要在子进程退出后根据退出状态来执行适当的清理工作。例如
假设父进程管理一个服务器启动子进程来处理客户端请求。子进程在处理请求时可能会打开临时文件或者分配内存父进程需要知道子进程是否正常退出以便执行以下操作 如果子进程正常退出父进程可以清理相关资源比如关闭临时文件、释放内存。 如果子进程异常退出父进程可能需要保留错误日志或者重新处理请求。 上述这些情况都在说明父子进程的协作关系父进程和子进程并非完全独立而是有相互依赖的关系父进程需要回收子进程的资源操作系统会协调这一过程。
3.僵尸状态产生
父进程具体是如何查看到子进程的运行条目等信息的呢
父进程通过调用 wait() 或 waitpid() 来回收子进程的退出状态。当子进程退出并且父进程调用 wait() 时父进程执行后续操作然后操作系统会清除子进程在进程表中的条目。
那么问题又来了进程中断后操作系统会为其释放内存资源理解为擦屁股那么父进程没有调用wait()时操作系统还会清除条目等信息吗答案是不会
操作系统保留进程表条目是为了确保父进程能够获取子进程的退出状态执行相应的操作。操作系统不自动删除这些条目因为父进程需要在适当的时候通过系统调用如 wait()来获取子进程的退出信息。所以如果父进程没有调用wait()获取信息操作系统就不会释放进程条目这些资源这就会导致内存泄漏这是操作系统故意这么设计的目的就是为了保证父进程可以收集到子进程的条目信息
子进程执行完毕之后父进程没有通过wait()收集进程条目信息就会导致条目信息不会被释放造成内存泄漏此时这个存在内存泄漏的进程也叫做僵尸进程。
4.直观感受一下
下面这段代码就是演示僵尸进程的产生过程 1 #include iostream2 #include unistd.h3 #include sys/wait.h4 #include ctime5 using namespace std;6 7 int main()8 {9 pid_t pid fork();10 if(pid0)11 cout子进程创建失败endl;12 else if(pid 0)13 {14 cout子进程正在运行pid为getpid()e ndl;15 sleep(5);16 cout子进程结束endl;17 }18 else 19 {20 cout父进程正在运行pid为getpid()e ndl;21 sleep(30); // 父进程没有结束就不会调用wait()22 cout父进程调用wait回收子进程...endl;23 wait(NULL);24 cout完成回收endl;25 }26 return 0;27 } 可以看到此时子进程执行结束父进程还未调用wait()僵尸进程Z状态就产生了 父进程调用玩wait()对子进程条目信息收集完毕之后操作系统为其释放资源进程解除僵尸状态
二、孤儿进程
1.产生原因
上面提到僵尸进程产生是由于父进程没有调用wait()导致的处理办法就是让父进程必须调用wait()但是有这么一种特殊情况
子进程还在执行可是父进程提前执行完毕了之后子进程执行完毕时已经没有父进程来为它调用wait()了进程条目资源就不会被系统释放导致了内存泄漏。父进程提前结束的进程称为孤儿进程。
面对孤儿进程这种情况内存泄漏操作系统采用了一种巧妙的处理办法
2.处理办法
init进程
操作系统对孤儿进程的处理办法就是将孤儿进程托管给init进程让init进程调用wait()实现进场条目资源的释放避免内存泄漏那么init进程是何方神圣作用这么大呢
init 是 Unix 和类 Unix 操作系统中的第一个进程它在操作系统启动时由内核启动并且是所有其他进程的祖先。每个系统中至少有一个 init 进程它是系统中最为重要的进程之一负责系统初始化和其他进程的管理。
init 进程的生命周期非常长可以说是操作系统中唯一一个始终存在的进程直到系统关机或重启。因此将孤儿进程托管给它一定可以保证资源的正常释放
3.直观感受一下
下面这段代码可以清除展示孤儿进程的产生与init进程的托管过程 1 #includeiostream2 #includeunistd.h3 #includesys/wait.h4 #includectime5 #includecstdlib6 using namespace std;7 8 int main()9 {10 pid_t pid fork();11 if(pid0)12 cout子进程创建失败endl;13 else if(pid 0)14 {15 cout子进程正在运行pid为getpid()endl;16 cout父进程ppid为getppid()endl;17 sleep(10);18 cout子进程正在运行pid为getpid()endl;19 cout父进程ppid为getppid()endl;20 sleep(5);21 cout子进程结束endl;22 return 0;23 }24 else25 {26 sleep(5);27 cout父进程结束pid为getpid()endl;28 exit(0);29 }30 return 0; 31 } init进程是操作系统的第一个进程所以它的PID为1我们可以观察到子进程的父进程结束后其的确被托管给init进程了父进程变成了init进程
总结
本篇篇博客详细讲解了 僵尸进程 和 孤儿进程 的产生过程与处理办法。僵尸进程产生于子进程退出后父进程未调用 wait() 收集其退出状态导致进程表中的信息未被清理从而造成资源泄漏。孤儿进程则是父进程提前结束子进程在没有父进程的情况下继续执行操作系统将其交给 init 进程处理以确保资源的正常回收。 以上就是【详解僵尸进程与孤儿进程】的全部内容欢迎指正~
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