Linux进程理解与实践（二）僵尸&孤儿进程 和文件共享

时间：2021-10-18 03:13:45

孤儿进程与僵尸进程

孤儿进程:

如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变为init进程。（注：任何一个进程都必须有父进程）

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <errno.h>
  4. #include <unistd.h>
  5. int main()
  6. {
  7. pid_t pid;
  8. //创建一个进程
  9. pid = fork();
  10. //创建失败
  11. if (pid < 0)
  12. {
  13. perror("fork error:");
  14. exit(1);
  15. }
  16. //子进程
  17. if (pid == 0)
  18. {
  19. printf("I am the child process.\n");
  20. //输出进程ID和父进程ID
  21. printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
  22. printf("I will sleep five seconds.\n");
  23. //睡眠5s，保证父进程先退出
  24. sleep(5);
  25. printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
  26. printf("child process is exited.\n");
  27. }
  28. //父进程
  29. else
  30. {
  31. printf("I am father process.\n");
  32. //父进程睡眠1s，保证子进程输出进程id
  33. sleep(1);
  34. printf("father process is  exited.\n");
  35. }
  36. return 0;
  37. }

僵尸进程:

如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，否则这个时候子进程就成为僵尸进程。

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. #include <errno.h>
  4. #include <stdlib.h>
  5. int main()
  6. {
  7. pid_t pid;
  8. pid = fork();
  9. if (pid < 0)
  10. {
  11. perror("fork error:");
  12. exit(1);
  13. }
  14. else if (pid == 0)
  15. {
  16. printf("I am child process.I am exiting.\n");
  17. exit(0);
  18. }
  19. printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
  20. //等待子进程先退出
  21. sleep(2);
  22. //输出进程信息
  23. system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
  24. printf("father process is exiting.\n");
  25. return 0;
  26. }

Linux进程理解与实践（二）僵尸&孤儿进程 和文件共享

<defunct>僵尸进程

孤儿进程由init处理，并不会有什么危害。但是僵尸进程的大量存在会占用PID等资源，可能会导致系统无法产生新的进程。任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构，等待父进程处理。这是每个
子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时 处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。  如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理

避免僵尸进程

通过信号机制

　子进程退出时向父进程发送SIGCHILD信号，父进程处理SIGCHILD信号。在信号处理函数中调用wait进行处理僵尸进程。测试程序如下所示：

  1. //示例: 避免僵尸进程
  2. int main(int argc, char *argv[])
  3. {
  4. signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
  5. pid_t pid = fork();
  6. if (pid < 0)
  7. err_exit("fork error");
  8. else if (pid == 0)
  9. exit(0);
  10. else
  11. {
  12. sleep(50);
  13. }
  14. exit(0);
  15. }

文件共享

父进程的所有文件描述符都被复制到子进程中, 就好像调用了dup函数, 父进程和子进程每个相同的打开文件描述符共享一个文件表项(因此, 父子进程共享同一个文件偏移量);

Linux进程理解与实践（二）僵尸&孤儿进程 和文件共享

  1. //根据上图: 理解下面这段程序和下图的演示
  2. int main(int argc, char *argv[])
  3. {
  4. signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
  5. int fd = open("test.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
  6. if (fd == -1)
  7. err_exit("file open error");
  8. cout << "We Don`t flash memory\n";
  9. char buf[BUFSIZ];
  10. bzero(buf, sizeof(buf));
  11. pid_t pid = fork();
  12. if (pid < 0)
  13. err_exit("fork error");
  14. else if (pid > 0)
  15. {
  16. strcpy(buf, "Parent...");
  17. write(fd, buf, strlen(buf));
  18. close(fd);
  19. cout << "fd = " << fd << endl;
  20. exit(0);
  21. }
  22. else if (pid == 0)
  23. {
  24. strcpy(buf, "Child...");
  25. write(fd, buf, strlen(buf));
  26. close(fd);
  27. cout << "fd = " << fd << endl;
  28. exit(0);
  29. }
  30. }

结果是fd（文件描述符）的值相等。这说明父子进程共享同一个文件描述符，当然文件偏移量等信息也是共享的。

fork与vfork的区别

1. fork子进程拷贝父进程的数据段(但是现在提供了写时复制技术,只有当子进程真正需要写内存时,才复制出该内存的一段副本),因此,在父进程/子进程中对全局变量所做的修改并不会影响子进程/父进程的数据内容.

vfork子进程与父进程共享数据段,因此父子进程对数据的更新是同步的；

2. fork父、子进程的执行次序是未知的,取决于操作系统的调度算法

vfork：子进程先运行，父进程后运行；

3. 如果创建子进程是为了调用exec执行一个新的程序的时候，就应该使用vfork，但是你在vfork后执行其它语句却是非常危险的，因为很容易和父进程产生冲突。

  1. #include <unistd.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. int main(void)
  4. {
  5. pid_t pid;
  6. int count = 0;
  7. pid=vfork();
  8. count++;
  9. printf("count=%d\n",count);
  10. return 0;
  11. }

在学习linux进程编程的时候遇到一个问题，就是使用vfork()函数以后本以为下面会打印出1和2，但是结果却出人意料。

打印出的结果是：

count=1

count=1

Segmentation fault

出现了段错误，经过查证得知，vfork()创建子进程成功后是严禁使用return的，只能调用exit()或者exec族的函数，否则后果不可预料，在main函数里return和exit()效果一样是有前提的：没有调用vfork。

(如果return处什么都没有也会出现段错误，结果如下

count=1

count=9

Segmentation fault

)

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