浅谈Linux僵尸进程与孤儿进程

在Linux中，进程退出后，分配的绝大部分资源将被回收，除了 task_struct 结构及少数资源外。 此时的进程已经 “死亡” ，但 task_struct 结构还保存在进程列表中， 半死不活 ，故称为 “僵尸进程” 。

在回收僵尸进程之前，如果父进程退出了，则僵尸进程变为 “孤儿进程” ，进而被init进程接管、回收。

僵尸进程的状态为 EXIT_ZOMBIE ，缩写 Z ，ps命令也会打印僵尸进程，但无法使用kill杀死。

为什么需要僵尸进程（保留 task_struct ）？

之所以保留 task_struct ，是因为 task_struct 里面保存了进程的pid、退出码、以及一些统计信息，父进程很可能会关心这些信息。比如 $? 变量就保存了最近一个退出的前台进程的退出码，这个退出码就来自于僵尸进程的 task_struct 结构。

为什么要处理僵尸进程

僵尸进程的 task_struct 中保存了进程的pid、退出码等。尤其是pid，如果僵尸进程过多，最终耗尽了pid，那么将无法创建新的进程。

如何处理僵尸进程？

父进程可以通过wait系列的系统调用（如wait4、waitpid等，以下用wait指代）来等待某个或某些子进程的退出，并获取它的退出信息，然后顺便回收子进程的“尸体”（如 task_struct ），然后子进程转入 EXIT_DEAD 状态（ X ），等待被操作系统彻底回收。

子进程退出后，父进程未调用wait回收尸体前，子进程将保持僵尸状态。

方案1：父进程调用wait

很自然的，如果父进程主动调用wait，也就消灭了僵尸进程。

但wait调用是阻塞的，如果调用wait时子进程还没有退出，将阻塞住父进程，影响性能。

方案2：kill父进程（产生“孤儿进程”）

如果父进程回收僵尸进程前就退出了，则僵尸进程变为“孤儿进程”。通常会将“孤儿进程”委托给init进程（pid等于1），init进程将在一个死循环中等待其子进程（包括这些僵尸进程）的退出事件，并调用wait回收子进程的尸体。

因此，找到僵尸进程的父进程，kill掉，也是一个没有办法时的办法。

方案3：通过信号机制异步回收

编写程序时，子进程退出前向父进程发送 SIGCHLD 信号，父进程收到 SIGCHLD 信号后（通过 signal(SIGCHLD, sig_child) 绑定信号处理器），调用wait回收子进程的尸体。

与方案1相比，方案3不需要阻塞父进程，是最理想的方式。

为什么会出现少数僵尸进程一直不被回收

在实际工作中，总会碰到少数僵尸进程一直不被回收。

显然，如果父进程没有绑定 SIGCHLD 信号处理函数调用wait或waitpid等待子进程结束，那么僵尸进程就会一直存在。如果这时候父进程结束了，那么init进程会自动接手这个子进程，还是能被清除掉的。但是，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，这就是系统中为什么有时候会有很多的僵尸进程。