僵尸进程孤儿进程以及守护进程

一.僵尸进程

描述

一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中,这种进程称之为僵死进程。

如何产生
一个进程在调用exit命令结束自己的生命的时候，其实它并没有真正的被销毁，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构（系统调用 exit，它的作用是使进程退出，但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程，并不能将其完全销毁）。
危害
在Linux进程的状态中，僵尸进程是非常特殊的一种，它已经放弃了几乎所有内存空间，没有任何可执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置(PCB)，记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集，除此之外，僵尸进程不再占有任何内存空间。它需要它的父进程来为它收尸，如果他的父进程没安装 SIGCHLD信号处理函数调用wait或waitpid()等待子进程结束，又没有显式忽略该信号，那么它就一直保持僵尸状态，如果这时父进程结束了，那么init进程自动会接手这个子进程，为它收尸，它还是能被清除的。但是如果如果父进程是一个循环，不会结束，那么子进程就会一直保持僵尸状态，这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程。

	R：运行
	S:后台运行
	Z：僵尸进程

强行凑一个僵尸进程

#include <iostream>
using namespace std;
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
	pid_t pid;
	pid = fork();

	if(pid == 0)
	{
		cout<<"child"<<endl;
		exit(0);
	}
	else if( pid > 0)
	{
		for(;;)
		{
			sleep(1);
			cout<<"parent"<<endl;
		}
	}
	return 0;
}

子进程执行完后退出,父进程死循环不退出.

g++ -o zom zombie.c
./zom

使用ps命令查看:ps -ef   找到defunct
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
//........
txp      14301 11835  0 10:54 pts/2    00:00:00 ./zombie
txp      14302 14301  0 10:54 pts/2    00:00:00 [zombie] <defunct>

避免/解决僵尸进程

改写父进程，在子进程死后要为它收尸。具体做法是接管SIGCHLD信号。子进程死后，会发送SIGCHLD信号给父进程，父进程收到此信号后，执行waitpid()函数为子进程收尸。这是基于这样的原理：就算父进程没有调用 wait，内核也会向它发送SIGCHLD消息，尽管对的默认处理是忽略，如果想响应这个消息，可以设置一个处理函数；
把父进程杀掉。父进程死后，僵尸进程成为"孤儿进程"，过继给1号进程init，init始终会负责清理僵尸进程。它产生的所有僵尸进程也跟着消失；
如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal（SIGCLD, SIG_IGN）或signal（SIGCHLD, SIG_IGN）通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收，并不再给父进程发送信号；

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
 
 //当只有一个子进程的时候
void deal_child(int sig_no)
{
    wait(NULL);
}
//存在多个子进程时
void deal_child(int sig_no)
{
    for (;;) {
        if (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) == 0)
            break;
    }  
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
    signal(SIGCHLD, deal_child);
    //省略
    return 0;
}
父进程通过wait和waitpid等函数等待子进程结束，这会导致父进程挂起。
执行wait（）或waitpid（）系统调用，则子进程在终止后会立即把它在进程表中的数据返回给父进程，
此时系统会立即删除该进入点。在这种情形下就不会产生defunct进程。
实际上父进程执行wait()与多线程中主线程执行pthread_join()是类似的，也会将主线程阻塞挂起。

学校学习时整理的关于wait()笔记：

方案一：

pid_t  wait (int * status)  的三个作用：

1.父进程阻塞，然后等待子进程退出（注意这里是阻塞，如果子进程没死，父进程阻塞）
2.回收子进程残留资源 （残留的资源是子进程的PCB）
3.获取子进程结束原因（正常的退出、异常终止）
失败返回-1。

wait() 调用一次，只回收一个子进程，对于多个子进程，需要调用多次wait();

pid_t wpid,pid;
if(pid > 0)
{
	wpid = wait( NULL );
}

循环的等待多个子进程的结束：
if ( pid == 0)
{
	while(wait(NULL));
}
进一步获取子进程结束原因：利用下面的宏函数
1.
WIFEXITED(status) 为非0，表示进程正常的结束
WEXITSTATUS(status)如果上面的宏为真
用这个宏获取进程的退出码（实际上，正常退出的退出码是exit（n）中的n）

2.
SIFSIGNALED(status)为非0，表示进程异常终止
WTERMSIG(status)如上面的宏为真，使用该宏函数，取得使进程终止的那个信号的编码

linux中的进程异常退出都是由于 信号  产生的，进程收到了一个信号，所以异常终止回收信号编号

pid_t wpid,pid;
int status;

if(pid == 0)
{
	return 100;
}
if( pid > 0 )
{
	wpid = wait(&status);
}
if( WIFEXITED(status) )
{
	pfint("退出码是%d",WEXITSTATUS(status));
}
//子进程trturn 100，所以这里打印出来也是100
//异常退出类似，只不过打印出来的退出码是收到异常信号的编号



方案二：
pid_t  waitpid(pid_t pid , int *status , int options);  可以不阻塞父进程
成功，返回清理掉的所有子进程的ID;失败返回-1（无子进程）

参数pid：
>0 回收直到ID的子进程
-1 回收任意一个子进程（此时相当于wait）
0 回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程
<-1 回收指定进程组内的任意子进程

参数：status
与wait（）的作用的和用法一样，结合宏函数实现

参数: options 
以轮询的方式，查看子进程是否死了，指定为宏 WNOHANG，就为非阻塞的

二.孤儿进程

一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。

PID = 1 的进程，所有进程的起源/sbin/init

孤儿进程对于系统的危害微乎其微，一般情况下,大可不必担心。

三.守护进程

不与任何终端关联的进程，通常情况下守护进程在系统启动时就在运行，它们以root用户或者其他特殊用户(apache和postfix)运行，并能处理一些系统级的任务。守护进程脱离于终端，是为了避免进程在执行过程中的信息在任何终端上显示，并且进程也不会被任何终端所产生的终端信息所打断（比如关闭终端等）

不与终端关联：比如我们经常使用的bash就是一个终端，不会输出任何信息；
随系统一起启动：守护进程可以理解为一个服务，比如windows上的服务，这些服务都是随系统启动时一起启动的；
它只会在后台默默的工作，为系统或者用户提供各种各样的服务，不受终端等的控制；
守护进程一般会一直运行不会被中断，也就是说是一个死循环。

如何创建一个守护进程

创建子进程后，将父进程退出；

简单来说，给子进程成为进程组组长和会话组组长做铺垫，因为它要独立出去
成为独立的一个组，自然要脱离父进程和终端

在子进程中创建会话；

子进程会继承父进程的一些信息，就比如会话信息，所以，子进程要创建属于自己的会话
setsid()调用成功后，进程成为新的会话组长和新的进程组长，
并与原来的登录会话和进程组脱离。由于会话过程对控制终端的独占性，进程同时与控制终端脱离。

屏蔽掉SIGCHLD信号；

防止僵尸进程的出现

子进程继承了父进程的工作目录，既然要独立出去，那么肯定得有自己的工作目录

重定向文件描述符；

同样的子进程会继承父进程的文件描述符
守护进程是非交互式程序，没有控制终端，所以任何输出，
无论是向标准输出设备stdout还是标准出错设备stderr的输出都需要特殊处理。
一般我们将这些文件描述符重定向到/dev/null/ 者相当于是一个黑洞或者是一个垃圾桶

重建文件创建掩码umask

创建文件是，文件创建掩码会被屏蔽一些权限相对应的位，所以需要重建文件创建掩码

示例：

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include "daemon.h"

int daemon(int nochdir, int noclose)
{
    int fd;

    switch (fork()) {
    case -1:
        return (-1);
    case 0:
        break;
    default:
        _exit(0);
    }

    if (setsid() == -1)
        return (-1);

    if (!nochdir)
        (void)chdir("/");

    if (!noclose && (fd = open("/dev/null", O_RDWR, 0)) != -1) {
        (void)dup2(fd, STDIN_FILENO);
        (void)dup2(fd, STDOUT_FILENO);
        (void)dup2(fd, STDERR_FILENO);
        if (fd > 2)
            (void)close (fd);
    }
    return (0);
}

对于守护进程中出现的几个名词，做一个解释：

进程组长：进程组中的第一个进程；
会话：可以认为是建立的通讯，比如我们在linux种打开一个终端，可以认为我们和内核建立了会话,也可以认为由一堆的进程组组成；
会话组长：是一个进程，多个进程组中的第一个进程组的组长。

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