进程备忘录

目录

一、概念

1. 僵尸进程（Zombie）

2. 孤儿进程（Orphan）

二、wait 系列函数（回收子进程）

1. pid_t wait(int *status);

2. pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

3. pid_t waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);

三、代码示例

一、概念

进程调用fork()创建子进程时，进程 ID 的变化遵循以下核心规则：

• 父进程：PID（进程ID）保持不变。fork()返回子进程的 PID 给父进程。

• 子进程：获得一个新的唯一 PID。fork()返回 0 给子进程自身。

此外，还有一个容易被忽略的关键点：

• PPID（父进程ID）：子进程的 PPID 会被设置为父进程的 PID。这就像是子进程一出生就知道“谁是我的爸爸”。

关键特例：当“爸爸”先走一步时

如果父进程在子进程之前结束，那么子进程就变成了“孤儿进程”。此时，子进程会被PID 为 1 的init进程（或systemd）“收养”，它的PPID 会变成 1。

验证方法（代码示例）

下面这段 C 代码直观地验证：

c #include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() { pid_t pid = fork(); if (pid == 0) { // 子进程 printf("子进程: PID=%d, PPID=%d\n", getpid(), getppid()); } else if (pid > 0) { // 父进程 printf("父进程: PID=%d, 子进程PID=%d\n", getpid(), pid); } return 0; }

输出示例：

父进程: PID=1234, 子进程PID=1235 子进程: PID=1235, PPID=1234

1. 僵尸进程（Zombie）

• 定义：子进程已终止，但其父进程尚未调用wait()/waitpid()来回收其退出状态，导致子进程的进程描述符仍保留在内核中。

• 状态：ps aux中显示为Z（Defunct）。

• 危害：少量僵尸无大碍，大量会耗尽 PID 和内存资源。

• 产生原因：父进程未处理SIGCHLD信号或未主动回收。

• 解决方法：

  • 父进程调用wait()/waitpid()。

  • 父进程忽略SIGCHLD（signal(SIGCHLD, SIG_IGN)），内核会自动回收。

  • 父进程终止，僵尸子进程会被 init（PID=1）收养并回收。

2. 孤儿进程（Orphan）

• 定义：父进程先于子进程终止，此时子进程变为孤儿。

• 处理：孤儿进程会被 init 进程（PID=1）自动收养，并负责回收（调用wait），因此不会变成僵尸。

• 应用：常用于守护进程（daemon）——通过 fork 让父进程退出，子进程成为孤儿，被 init 收养，脱离终端控制。

二、wait 系列函数（回收子进程）

1.pid_t wait(int *status);

• 阻塞等待任意子进程终止。

• 返回终止子进程 PID，status存储退出状态。

• 使用宏解析：

  • WIFEXITED(status)—— 正常退出 →WEXITSTATUS(status)取返回值。

  • WIFSIGNALED(status)—— 被信号杀死 →WTERMSIG(status)取信号编号。

2.pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

• 更灵活：

  • pid == -1：等待任意子进程（同wait）。

  • pid > 0：等待指定 PID 的子进程。

  • options =WNOHANG：非阻塞，立即返回 0（无子进程终止）。

• 常用于循环 +WNOHANG实现非阻塞轮询。

3.pid_t waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);

• 更高级的等待接口，支持实时信号信息。

• idtype：

  • P_PID：等待指定 PID。

  • P_PGID：等待指定进程组。

  • P_ALL：任意子进程。

• options：WNOHANG、WEXITED、WSTOPPED、WCONTINUED。

• infop返回子进程状态详细信息（如 si_signo, si_code, si_pid 等）。

/****************************************************************************************************/

wait(&state)返回的是一个pid_t类型的值，但它返回的是“已终止的子进程的 PID”。

具体来说，这个返回值有三种情况：

1. 正常情况（返回 > 0）
返回的是刚刚终止的那个子进程的进程 ID。

• 因为一个父进程可能有多个子进程，通过这个返回值，你可以知道到底是哪一个子进程退出了。

2. 错误情况（返回 -1）

• 表示调用失败。最常见的错误是ECHILD（没有子进程存在，或者子进程没有被等待）。

• 此时可以通过errno查看具体错误原因。

3. 特殊信号中断（返回 0）
（仅在设置了WNOHANG选项时发生）

• 如果你调用waitpid(-1, &state, WNOHANG)，并且当前没有任何子进程终止，返回值是0。

• 但标准的wait(&state)默认没有WNOHANG标志，如果子进程没结束它会一直阻塞，所以标准的wait不会返回 0。

补充一个重要细节：
虽然返回值是子进程 PID，但如果你想获取父进程自己的 PID，应该使用getpid()。
而wait返回的 PID 配合state参数（退出状态码）一起使用，可以精确处理每个子进程的退出结果

三、代码示例

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <signal.h> void daemonize() { pid_t pid; // 1. fork 并让父进程退出（成为孤儿，被 init 收养） pid = fork(); if (pid < 0) exit(EXIT_FAILURE); if (pid > 0) exit(EXIT_SUCCESS); // 父进程退出 /*exit(0); exit(EXIT_SUCCESS);通常是0 exit(EXIT_FAILURE);通常是1 exit(2); 自定义错误码 */ // 2. 创建新会话，脱离控制终端 if (setsid() < 0) exit(EXIT_FAILURE); // 3. 再次 fork（防止无意中重新获得终端） pid = fork(); if (pid < 0) exit(EXIT_FAILURE); if (pid > 0) exit(EXIT_SUCCESS); // 4. 修改工作目录为根目录（避免占用可卸载文件系统） chdir("/"); // 5. 重设文件权限掩码（更宽松） umask(0); // 6. 关闭所有打开的文件描述符（0,1,2） close(STDIN_FILENO); close(STDOUT_FILENO); close(STDERR_FILENO); // 7. 将 stdin/out/err 重定向到 /dev/null（可选） open("/dev/null", O_RDWR); // fd 0 dup(0); // fd 1 dup(0); // fd 2 //dup 是什么？复制一个“已存在的 fd” 规则：返回 最小可用 fd // 8. 忽略 SIGCHLD，避免僵尸（或使用 signal 处理） signal(SIGCHLD, SIG_IGN); } int main() { daemonize(); // 现在进程是守护进程，可以写日志、监听端口等 while (1) { // 守护进程主循环 sleep(10); } return 0; }

在 Linux 内核机制中，会话组长有权申请打开一个终端。如果这个守护进程以后运气不好（比如它去打开了一个串口设备，或者某个库函数试图打开/dev/tty），它就会重新获得一个控制终端。

• 一旦重新获得终端，用户的键盘信号（比如Ctrl+C）就有可能意外地发送给这个守护进程，导致它被杀死。

• 这违背了守护进程“默默在后台运行，不受终端干扰”的初衷。

• 此时的孙子进程：

  • 它继承了会话 ID，但它不是会话组长（因为它的 PID 不等于会话组的 SID）。

  • 在 Linux 规则中，只有会话组长才能获取控制终端。既然孙子进程不是组长，它就永远、绝对、丧失了重新获得终端的资格。

  • 它变成了一个纯粹的、不受任何终端信号干扰的后台进程。