孤儿进程VS僵尸进程

我们知道在unix/linux中，正常情况下，子进程是通过父进程创建的，子进程在创建新的进程。子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程到底什么时候结束。当一个进程完成它的工作终止之后，它的父进程需要调用wait()或者waitpid()系统调用取得子进程的终止状态。孤儿进程和僵尸进程都是对不正常状态的子进程的称呼，区别如下：

孤儿进程：孩子还在，爹没了

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(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。
由于孤儿进程会被init进程给收养，所以孤儿进程不会对系统造成危害

僵尸进程：孩子死了，没心没肺的爹成天出去浪也不给收尸，子进程变成了僵尸...

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。

僵死进程的危害：

unix提供了一种机制可以保证只要父进程想知道子进程结束时的状态信息，就可以得到。这种机制就是: 在每个进程退出的时候,内核释放该进程所有的资源,包括打开的文件,占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息(包括进程号the process ID,退出状态the termination status of the process,运行时间the amount of CPU time taken by the process等)。直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放。但这样就导致了问题，如果进程不调用wait / waitpid的话，那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵死进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程. 此即为僵尸进程的危害，应当避免。

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。

一个进程如果只复制fork子进程而不负责对子进程进行wait()或是waitpid()调用来释放其所占有资源的话，那么就会产生很多的僵死进程，如果要消灭系统中大量的僵死进程，只需要将其父进程杀死，此时所有的僵死进程就会变成孤儿进程，从而被init所收养，这样init就会释放所有的僵死进程所占有的资源，从而结束僵死进程。

下面我们用一个小程序来演示如何制造一个孤儿进程和一个僵尸进程。正常而正确的进程如下：

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
main()
{
    pid_t pid;
    int status, i;
    if(fork() == 0)
    {
        printf("This is the child process. pid =%d\n", getpid());
        exit(5);
     }
    else
    {
        sleep(1);
        printf("This is the parent process, wait for child...\n");
        pid = wait(&status);
        i = WEXITSTATUS(status);
        printf("child's pid =%d . exit status=%d\n", pid, i);
    }
}

以上代码中父进程等待子进程退出后父进程自己再退出，查看进程列表没有任何异常。我们来修改下让父进程早于子进程退出:

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
main()
{
    pid_t pid;
    int status, i;
    if(fork() == 0)
    {
        printf("This is the child process. pid =%d\n", getpid());
        sleep(120);
        //exit(5);
     }
    else
    {
        sleep(1);
        printf("This is the parent process, wait for child...\n");
        //pid = wait(&status);
        //i = WEXITSTATUS(status);
        //printf("child's pid =%d . exit status=%d\n", pid, i);
    }
}

以上程序让子进程延迟120秒，父进程不等待子进程提前退出，那么子进程将变成孤儿，并由1号进程收养，待120秒后退出。在120秒内查看进程列表，54035是进程号，1号是它的父进程号也就是它的养父1号进程。如下所示：

让我们再来修改下代码，让子进程先退出，父进程不退出但是也不wait子进程，即不对完成执行的子进程回收资源，代码如下：

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
main()
{
    pid_t pid;
    int status, i;
    if(fork() == 0)
    {
        printf("This is the child process. pid =%d\n", getpid());
        exit(5);
     }
    else
    {
        sleep(120);
        printf("This is the parent process, wait for child...\n");
        //pid = wait(&status);
        //i = WEXITSTATUS(status);
        //printf("child's pid =%d . exit status=%d\n", pid, i
    }
}

子进程先退出，父进程不退出但是也不wait子进程，即不对完成执行的子进程回收资源。那么这个子进程将变成僵尸进程。查看进程列表如下

54981是父进程，54982是子进程，可以看出该子进程变成了僵尸进程（defunct process）.当父进程结束时，该僵尸进程变成孤儿进程将由1号进程接管并回收资源。