Linux下的僵尸进程(Zombie)
东梁 2009-05-29
在Linux中你可能进程听到有僵尸进程，那么究竟什么是僵尸进程，他又是怎样产生的呢？下面我们通过1个例子来说明一下。
我们知道退出一个进程用系统调用exit，但是这并不意味着该进程马上就消失了，事实上它还留下了一个被称为僵尸进程（Zombie）的数据结构。在Linux进程的5种状态中，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，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。从这点来看，僵尸进程虽然有一个很酷的名字，但它的影响力远远抵不上那些真正的僵尸兄弟，真正的僵尸总能令人感到恐怖，而僵尸进程却除了留下一些供人凭吊的信息，对系统毫无作用。
也许读者们还对这个新概念比较好奇，那就让我们来看一眼Linux里的僵尸进程究竟长什么样子。
当一个进程已退出，但其父进程还没有调用系统调用wait（稍后介绍）对其进行收集之前的这段时间里，它会一直保持僵尸状态，利用这个特点，我们来写一个简单的小程序：
#include sys/types.h>
#include unistd.h>
#include stdio.h>
/*
下面的程序展示了僵尸进程
进程关系：
主进程(main) ，主进程创建了父进程之后，就退出了
|
|-父进程 该父进程打印信息之后，一直循环 while(1)
|
|-子进程 该子进程创建之后打印就退出，成为僵死进程，因为他的父进程还在运行
*/
int main()
{
/*主进程创建子进程*/
pid_t child = fork();
/*在子进程中*/
if ( child == 0 )
{
pid_t pid;
char *message;
int n;
printf("fork program starting\n");
/*子进程再创建子进程*/
pid = fork();
switch( pid )
{
case -1:
perror("fork failed.\n");
exit(1);
break;
case 0:
message = "This is the son.\n";
n = 2;
break;
default:
message = "This is father.\n";
n = 5;
break;
}
/*父子进程都打印输出*/
for (; n > 0; n-- )
{
puts(message);
sleep(1);
}
if ( pid == 0) /*子进程退出， 成为僵死进程*/
exit(0);
else /*父进程一直循环*/
while(1);
}
else if ( child > 0) /*在主进程中，主进程退出，剩下了1个子进程和子进程的子进程*/
exit(0);
}
在这个程序中有三个进程，主进程，新进程（父进程）和他的子进程。主进程创建了新进程（父进程）之后立刻就退出了，他的资源会被init进程回收，现在只剩下了新进程（父进程）和它创建的子进程，而这个新进程（父进程）创建的子进程输出了一些信息之后就立刻就退出了，就只剩下了新进程（父进程），可是这个父进程并没有调用wait来回收它创建的子进程（虽然此时他的子进程已经退出了，但是仍在在进程表中占有一席之地，这个需要父进程用wait来回收），而此时此刻，这个父进程仍在死循环中(while(1);)，于是他的子进程便成为僵尸进程， 我们用 ps aux就可以看到下面的东西：
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1923 29.0 0.1 2520 308 pts/4 R 00:41 0:09 ./zombie.o
root 1924 0.0 0.0 0 0 pts/4 Z 00:41 0:00 [zombie.o]
第2行的Z以及都表明这([zombie.o])是一个僵尸进程， 它的父进程./zombie.o一直在Running(R)，
此时的僵尸进程我们已经无法用kill将其杀掉，要想将其杀掉，有两个方法，一个是重启机器，另一个就是变通的方法，杀掉它的父进程，当我们杀掉了它的父进程之后，这个僵尸的父进程就会变为init(所有的进程，当它的父进程被杀掉之后，它父进程的父进程就会接管它，以此类推，直到最后由init来接管它)，而init进程是一个系统进程，它每隔一段时间就会用wait来回收这些没有父母的僵尸进程。在这里，当你用kill 1923杀掉它的父进程之后，你再用ps 命令就看不到它了。
我们就Linux的发展来看一看僵尸进程：我们知道，Linux和UNIX总有着剪不断理还乱的亲缘关系，僵尸进程的概念也是从UNIX上继承来的，而UNIX的先驱们设计这个东西并非是因为闲来无聊想烦烦其他的程序员。僵尸进程中保存着很多对程序员和系统管理员非常重要的信息，首先，这个进程是怎么死亡的？是正常退出呢，还是出现了错误，还是被其它进程强迫退出的？其次，这个进程占用的总系统CPU时间和总用户CPU时间分别是多少？发生页错误的数目和收到信号的数目。这些信息都被存储在僵尸进程中，试想如果没有僵尸进程，进程一退出，所有与之相关的信息都立刻归于无形，而此时程序员或系统管理员需要用到，就只好干瞪眼了。
那么，我们如何收集这些信息，并终结这些僵尸进程呢？就要靠我们下面要讲到的waitpid调用和wait调用。这两者的作用都是收集僵尸进程留下的信息，同时使这个进程彻底消失。
所以，防止僵尸进程的方法就是要记得调用系统调用wait及时的将其回收。如果你不及时回收，那么它在系统中就会占用一个进程表项，如果这种僵尸进程过多，最后系统就没有可以用的进程表项，于是也无法再运行其它的程序。
