Linux 中僵尸进程详解

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讲到进程，我们要先了解一下另一个概念：程序。

程序说白了就是躺在电脑硬盘上的一个文件而已(如同硬盘女神一样)，在被 CPU 执行之前，它啥也做不了。

当程序被执行之后，它运行的实例就称为进程。一个程序可以对应多个进程。

进程是系统的工作单元。系统由多个进程组成，其中有的是操作系统进程(执行系统代码)，其他的是用户进程(执行用户代码)。所有这些进程都会并发执行，例如通过在单 CPU 上采用多路复用来实现。

你可以使用 ps 命令查看 Linux 系统中的所有进程。

$ ps -ax
        PID TTY         STAT   TIME COMMAND
        1 ?     Ss      0:01 /usr/lib/systemd/systemd rhgb --switched-root --sys
        2 ?     S       0:00 [kthreadd]
        3 ?     I<      0:00 [rcu_gp]
        4 ?     I<      0:00 [rcu_par_gp]

当一个进程调用 fork 函数生成另一个进程，原进程就称为父进程，新生成的进程则称为子进程。

Linux 系统中这样父子进程非常多，我们可以使用 pstree 命令查看系统上的进程「谱系」。

$ pstree -psn
systemd(1)─┬─systemd-journal(952)
        ├─systemd-udevd(963)
        ├─systemd-oomd(1137)
        ├─systemd-resolve(1138)
        ├─systemd-userdbd(1139)─┬─systemd-userwor(12707)
        │                     ├─systemd-userwor(12714)
        │                     └─systemd-userwor(12715)
        ├─auditd(1140)───{auditd}(1141)
        ├─dbus-broker-lau(1164)───dbus-broker(1165)
        ├─avahi-daemon(1166)───avahi-daemon(1196)
        ├─bluetoothd(1167)

每个进程在系统中都被分配了一个编号。在这所有的进程中，有个非常特殊的进程，它的 ID 号是 1。它是系统在引导过程中执行的第一个进程，PID 1 之后的每个后续进程都是它的后代。

前面提到过，在 Linux 环境中，我们是通过 fork 函数来创建子进程的。创建完毕之后，父子进程独立运行，父进程无法预知子进程什么时候结束。

通常情况下，子进程退出后，父进程会使用 wait 或 waitpid 函数进行回收子进程的资源，并获得子进程的终止状态。

但是，如果父进程先于子进程结束，则子进程成为孤儿进程。孤儿进程将被 init 进程 (进程号为 1) 领养，并由 init 进程对孤儿进程完成状态收集工作。

而如果子进程先于父进程退出，同时父进程太忙了，无瑕回收子进程的资源，子进程残留资源 (PCB) 存放于内核中，变成僵尸 (Zombie) 进程，如下图所示：

前面已经介绍了僵尸进程产生的原理，下面我们通过代码来模拟僵尸进程的产生。

#include
#include
#include
#include
 
int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid == 0) {printf("I am child, my parent= %d, going to sleep 3s\n", getppid());
            sleep(3);
            printf("-------------child die--------------\n");
    } else if (pid > 0) {printf("I am parent, pid = %d, myson = %d, going to sleep 5s\n", getpid(), pid);
            sleep(5);
            system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
    } else {perror("fork");
        return 1;
    }
 
    return 0;
}

在这个程序里，父进程创建子进程之后，就休眠 5 秒钟。而子进程只休眠 3 秒钟就退出，在它退出之后，父进程还未苏醒，因此没人给子进程「收尸」，所以它就变成了僵尸进程。

对于普通进程，我们可以通过使用 kill 命令来杀死它们。kill 命令它还有几个兄弟，比如 pkill 和 killall，虽然它们名称里都带 kill 这样杀气腾腾的字眼，但它们实际上是被设计为向一个或多个进程发送信号。

在未指定的情况下，这几个命令默认发送的是 SIGTERM 信号。

普通进程可以被 kill，但僵尸进程是不行的。为什么? 因为僵尸进程本身就已经「死」过一次了! 如果还可以再「死」，那「僵尸」这个名号就没多大意义了。

僵尸进程其实已经就是退出的进程，因此无法再利用 kill 命令杀死僵尸进程。僵尸进程的罪魁祸首是父进程没有回收它的资源，那我们可以想办法它其它进程去回收僵尸进程的资源，这个进程就是 init 进程。

因此，我们可以直接杀死父进程，init 进程就会很善良地把那些僵尸进程领养过来，并合理的回收它们的资源，那些僵尸进程就得到了妥善的处理了。

例如，如果 PID 5878 是一个僵尸进程，它的父进程是 PID 4809，那么要杀死僵尸进程 (5878)，您可以结束父进程 (4809)：

$ sudo kill -9 4809  #4809 is the parent, not the zombie

杀死父进程时要非常小心，如果一个进程的父进程就是 PID 1，并且你还杀死了它，那么系统将直接重启!

这将是一个更可怕的故事!