进程状态，僵尸进程以及孤儿进程

进程状态，僵尸进程以及孤儿进程

进程状态

• 课本上的进程状态分为三种:就绪，阻塞，运行
• 进程状态：一个进程的生命周期可以划分为一组状态，这些状态刻画了整个进程。进程状态即体现一个进程的生命状态。
• 运行(running)态：进程占有处理器正在运行。
• 就绪(ready)态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行。
• 等待(wait)态：又称为阻塞(blocked)态或睡眠(sleep)态，指进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成。
  

在Linux下的进程状态分为

• 运行状态–R：正在运行或者只要拿到时间片就能运行(这种进程会调度到CPU上进行处理);R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里
• 可中断休眠状态(S):当前处于休眠状态，但是这种休眠可以被打断;S睡眠状态（sleeping):意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠
• 不可中断休眠状态(D):当前处于休眠状态，但是这种休眠不会被打断;D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态，在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
• 可中断休眠状态和不可中断休眠状态是在干事情的，他们的事情就是休眠，休眠就是他们的工作，而停止状态就是真的什么都不干
• 停止状态(T):什么都不干，但是kill是不能把他杀死的，得用kill-9，强制杀死停止状态的进程;T停止状态（stopped）：可以通过发送SIGSTOP信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
• 僵死状态(Z):进程已经退出，但是资源没有完全被释放时处于的一种状态，一种等待后续被处理的一种状态
• X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。
• kill -9 进程id，作用是强制杀死指定的进程，针对于停止状态的进程，如果说现在有一个程序，它处于运行的状态，直接使用kill pid就可以将其杀死了，不用使用kill -9 对其进行强制的杀死
  

Z-僵尸进程—就是处于僵死状态的进程

• 僵死状态是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程没有读取到子进程退出的返回代码时，就会产生僵死(尸)进程
• 僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。
• 所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态
• 僵尸进程是当子进程比父进程先结束，而父进程又没有回收子进程，释放子进程占用的资源，此时子进程将成为一个僵尸进程。如果父进程先退出 ，子进程被init接管，子进程退出后init会回收其占用的相关资源
• 我们都知道进程的工作原理。我们启动一个程序，开始我们的任务，然后等任务结束了，我们就停止这个进程。 进程停止后， 该进程就会从进程表中移除。你可以通过 System-Monitor 查看当前进程。
• 在UNIX 系统中，一个进程结束了，但是他的父进程没有等待(调用wait / waitpid)他， 那么他将变成一个僵尸进程。 但是如果该进程的父进程已经先结束了，那么该进程就不会变成僵尸进程， 因为每个进程结束的时候，系统都会扫描当前系统中所运行的所有进程， 看有没有哪个进程是刚刚结束的这个进程的子进程，如果是的话，就由Init 来接管他，成为他的父进程

僵尸进程危害

• 进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于Z状态
• 维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护
• 那一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，是不是就会造成内存资源的浪费？是的！因为数据结构对象本身就要占用内存，想想C中定义一个结构体变量（对象），是要在内存的某个位置行开辟空间！
• 如何避免？—进程等待—父进程一直等在子进程的退出
• 一个用户可以创建的进程的个数是有限的，如果僵尸进程过多的话，就会导致用户无法创建新的进程了。
  

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
   pid_t pid;
   pid = fork();
   if (pid < 0)
   {
       perror("fork error:");
       exit(1);
   }
   else if (pid == 0)
   {
       printf("I am child process.I am exiting.\n");
       exit(0);
   }
   printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
   //等待子进程先退出
   sleep(2);
   //输出进程信息
   system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
   printf("father process is exiting.\n");
   return 0;
}

return 和exit(0)的区别

僵尸进程的避免

• 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。
• 如果父进程很忙，那么可以用signal函数为SIGCHLD安装handler，因为子进程结束后， 父进程会收到该信号，可以在handler中调用wait回收。
• 如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用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。
• 还有一些技巧，就是fork两次，父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一 个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收。不过子进程的回收 还要自己做。

怎样来清除僵尸进程

• 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，关机或重启后所有僵尸进程都会消失。

孤儿进程

• 父进程先退出，子进程就称之为“孤儿进程”
• 孤儿进程被1号init进程领养，当然要有init进程回收。
• 在操作系统领域中，孤儿进程指的是在其父进程执行完成或被终止后仍继续运行的一类进程。这些孤儿进程将被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。
• 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(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。孤儿进程是没有父进程的进程，孤儿进程这个重任就落到了init进程身上，init进程就好像是一个民政局，专门负责处理孤儿进程的善后工作。每当出现一个孤儿进程的时候，内核就把孤 儿进程的父进程设置为init，而init进程会循环地wait()它的已经退出的子进程。这样，当一个孤儿进程凄凉地结束了其生命周期的时候，init进程就会代表党和政府出面处理它的一切善后工作。因此孤儿进程并不会有什么危害
• 但孤儿进程与僵尸进程不同的是，由于父进程已经死亡，系统会帮助父进程回收处理孤儿进程。所以孤儿进程实际上是不占用资源的，因为它终究是被系统回收了。不会像僵尸进程那样占用ID,损害运行系统。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id < 0)
    {
        perror("fork");
        return 1;
    }
    else if(id == 0)
    {//child
        printf("I am child, pid : %d\n", getpid());
        sleep(10);
    }else
    {//parent
        printf("I am parent, pid: %d\n", getpid());
        sleep(3);
        exit(0);
    }
    return 0;
}

• 这次让父进程先退出