物聯網教程Linux系統程式設計——特殊程式之殭屍程式

　

　　Linux系統程式設計——特殊程式之殭屍程式

　　殭屍程式（Zombie Process）

　　程式已執行結束，但程式的佔用的資源未被回收，這樣的程式稱為殭屍程式。

　　在每個程式退出的時候，核心釋放該程式所有的資源、包括開啟的檔案、佔用的記憶體等。但是仍然為其保留一定的資訊，這些資訊主要主要指程式控制塊的資訊（包括程式號、退出狀態、執行時間等）。直到父程式透過wait()或waitpid()來獲取其狀態並釋放（具體用法，請看《等待程式結束》）。這樣就會導致一個問題，如果程式不呼叫wait()或waitpid()的話，那麼保留的那段資訊就不會釋放，其程式號就會一直被佔用，但是系統所能使用的程式號是有限的，如果大量的產生僵死程式，將因為沒有可用的程式號而導致系統不能產生新的程式.此即為殭屍程式的危害，應當避免。

　　子程式已執行結束，父程式未呼叫wait()或waitpid()函式回收子程式的資源是子程式變為殭屍程式的原因。

　　殭屍程式測試程式如下：

　　#include<stdio.h>

　　#include<unistd.h>

　　#include<errno.h>

　　#include<stdlib.h>

　　int main(int argc,char*argv[])

　　{

　　pid_t pid;

　　pid=fork();//建立程式

　　if(pid<0){//出錯

　　perror("fork error:");

　　exit(1);

　　}else if(0==pid){//子程式

　　printf("I am child process.I am exiting.\n");

　　printf("[son id]:%d\n",getpid());

　　exit(0);

　　}else if(pid>0){//父程式

　　//父程式沒有呼叫wati()或watipid()

　　sleep(1);//保證子程式先執行

　　printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");

　　printf("[father id]:%d\n",getpid());

　　while(1);//不讓父程式退出

　　}

　　return 0;

　　}

　　如何避免殭屍程式？

　　1）最簡單的方法，父程式透過wait()和waitpid()等函式等待子程式結束，但是，這會導致父程式掛起。具體用法，請看《程式的控制：結束程式、等待程式結束》。

　　2）如果父程式要處理的事情很多，不能夠掛起，透過signal()函式人為處理訊號SIGCHLD，只要有子程式退出自動呼叫指定好的回撥函式，因為子程式結束後，父程式會收到該訊號SIGCHLD，可以在其回撥函式里呼叫wait()或waitpid()回收。關於訊號的更詳細用法，請看《訊號中斷處理》。

　　測試程式碼如下：

　　#include<stdio.h>

　　#include<unistd.h>

　　#include<errno.h>

　　#include<stdlib.h>

　　#include<signal.h>

　　void sig_child(int signo)

　　{

　　pid_t pid;

　　//處理殭屍程式,-1代表等待任意一個子程式,WNOHANG代表不阻塞

　　while((pid=waitpid(-1,NULL,WNOHANG))>0){

　　printf("child%d terminated.\n",pid);

　　}

　　}

　　int main()

　　{

　　pid_t pid;

　　//建立捕捉子程式退出訊號

　　//只要子程式退出，觸發SIGCHLD，自動呼叫sig_child()

　　signal(SIGCHLD,sig_child);

　　pid=fork();//建立程式

　　if(pid<0){//出錯

　　perror("fork error:");

　　exit(1);

　　}else if(pid==0){//子程式

　　printf("I am child process,pid id%d.I am exiting.\n",getpid());

　　exit(0);

　　}else if(pid>0){//父程式

　　sleep(2);//保證子程式先執行

　　printf("I am father,i am exited\n\n");

　　system("ps-ef|grep defunct");//檢視有沒有殭屍程式

　　}

　　return 0;

　　}

　　執行結果：

　　3）如果父程式不關心子程式什麼時候結束，那麼可以用signal（SIGCHLD,SIG_IGN）通知核心，自己對子程式的結束不感興趣，父程式忽略此訊號，那麼子程式結束後，核心會回收，並不再給父程式傳送訊號。關於訊號的更詳細用法，請看《訊號中斷處理》。

　　#include<stdio.h>

　　#include<unistd.h>

　　#include<errno.h>

　　#include<stdlib.h>

　　#include<signal.h>

　　int main()

　　{

　　pid_t pid;

　　//忽略子程式退出訊號的訊號

　　//那麼子程式結束後，核心會回收，並不再給父程式傳送訊號

　　signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

　　pid=fork();//建立程式

　　if(pid<0){//出錯

　　perror("fork error:");

　　exit(1);

　　}else if(pid==0){//子程式

　　printf("I am child process,pid id%d.I am exiting.\n",getpid());

　　exit(0);

　　}else if(pid>0){//父程式

　　sleep(2);//保證子程式先執行

　　printf("I am father,i am exited\n\n");

　　system("ps-ef|grep defunct");//檢視有沒有殭屍程式

　　}

　　return 0;

　　}

　　執行結果：

　　4）還有一些技巧，就是fork()兩次，父程式fork()一個子程式，然後繼續工作，子程式fork()一個孫程式後退出，那麼孫程式被init接管，孫程式結束後，init（1號程式）會回收。不過子程式的回收還要自己做。《UNIX環境高階程式設計》8.6節說的非常詳細。原理是將子程式成為孤兒程式，從而其的父程式變為init程式（1號程式），透過init程式（1號程式）可以處理殭屍程式。更多詳情，請看《特殊程式之孤兒程式》。

　　原始碼如下：

　　#include<stdio.h>

　　#include<stdlib.h>

　　#include<unistd.h>

　　#include<errno.h>

　　int main()

　　{

　　pid_t pid;

　　//建立第一個子程式

　　pid=fork();

　　if(pid<0){//出錯

　　perror("fork error:");

　　exit(1);

　　}else if(pid==0){//子程式

　　//子程式再建立子程式

　　printf("I am the first child process.pid:%d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());

　　pid=fork();

　　if(pid<0){

　　perror("fork error:");

　　exit(1);

　　}else if(pid==0){//子程式

　　//睡眠3s保證下面的父程式退出，這樣當前子程式的父親就是init程式

　　sleep(3);

　　printf("I am the second child process.pid:%d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());

　　exit(0);

　　}else if(pid>0){//父程式退出

　　printf("first procee is exited.\n");

　　exit(0);

　　}

　　}else if(pid>0){//父程式

　　//父程式處理第一個子程式退出，回收其資源

　　if(waitpid(pid,NULL,0)!=pid){

　　perror("waitepid error:");

　　exit(1);

　　}

　　exit(0);

　　}

　　return 0;

　　}

　　執行結果：