Perl进程：僵尸进程和孤儿进程 - 好文

概念

僵尸进程：当子进程退出时，父进程还没有(使用wait或waitpid)接收其退出状态时，子进程就成了僵尸进程
孤儿进程：当子进程还在运行时，父进程先退出了，子进程就会成为孤儿进程被pid=1的init/systemd进程收养

需要说明的是，僵尸进程的父进程死掉后，僵尸进程也会被pid=1的init/systemd进程收养，而init/systemd进程会定期清理其下僵尸进程，并在它的任意子进程退出时检查它的领土下是否有僵尸进程存在，从而保证init/systemd下不会有太多僵尸进程。

僵尸进程模拟
#!/usr/bin/perl # use strict; use warnings; defined(my $pid = fork) or die
"fork failed: $!"; unless($pid){ # child process print "I am child process\n";
exit; } # parent process print "I am parent process\n"; sleep(2); system("ps -o
pid,ppid,state,tty,command"); print "parent process exiting\n"; exit;
执行结果：
I am parent process I am child process PID PPID S TT COMMAND 22342 22340 S
pts/0 -bash 22647 22342 S pts/0 perl zombie2.pl 22648 22647 Z pts/0 [perl]
<defunct> 22649 22647 R pts/0 ps -o pid,ppid,state,tty,command parent process
exiting
孤儿进程模拟
#!/usr/bin/perl use strict; use warnings; defined(my $pid = fork) or die "fork
failed: $!"; unless($pid){ # 子进程 print "second child, ppid=",getppid(),"\n";
sleep(5); print "second child, ppid=",getppid(),"\n"; exit 0; } # 父进程 sleep 1;
结果：
second child, ppid=22683 # 5秒之后输出 second child, ppid=1
解决僵尸进程的方式

僵尸进程是因为没有使用wait/waitpid接收子进程的退出状态，只要使用wait/waitpid接收该子进程的退出状态，父进程就会为子进程收尸善后。

另外，当子进程退出时，内核会立即发送SIGCHLD信号给父进程告知其该子进程退出了。

有几种方式可以应对僵尸进程：

* 直接在父进程中使用wait/waitpid等待所有子进程退出(不能留下任一个子进程)

* 在父进程中定义SIGCHLD信号的处理程序，并在该信号处理程序中调用wait/waitpid为每个退出的子进程收尸

* 连续fork两次
，在第二次fork中执行主代码，第一次fork的子进程立即退出并在父进程中被收尸。这使得第一个退出的子进程不会成为僵尸进程，也使得第二个子进程立即成为孤儿进程被pid=1的init/systemd收养，从而保证其不会成为僵尸进程。这样，需要想要成为孤儿的已经孤儿了，父进程却可以继续执行父进程的代码。如果只fork一次，想要子进程孤儿，父进程继续执行代码是不可能的，因为只有父进程退出，子进程才会孤儿
这三种方式中，前两种用的比较多，第三种比较技巧化，但是也有其用处，比如实现脱离终端的进程。

等待所有子进程退出

父进程中等待所有子进程退出的方式：
until(wait == -1){} until(waitpid -1, 0 == -1){} until(waitpid -1, WNOHANG ==
-1){}
例如：
#!/usr/bin/perl use strict; use warnings; use POSIX qw(WNOHANG); # fork 5个子进程
for (1..5) { defined(my $pid = fork) or die "fork error: $!"; unless($pid){ #
子进程 print "I am child: $_\n"; sleep 1; exit 0; } } # 每秒非阻塞wait一次
until(waitpid(-1, WNOHANG) == -1){ print "any children still exists\n"; sleep
1; } print "all child exits\n"; system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
exit 0;
执行结果：
I am child: 1 I am child: 2 I am child: 3 any children still exists I am
child: 5 I am child: 4 any children still exists any children still exists any
children still exists any children still exists any children still exists any
children still exists all child exits PID PPID S TT COMMAND 22342 22340 S pts/0
-bash 24547 22342 S pts/0 perl waitallchild.pl 24553 24547 R pts/0 ps -o
pid,ppid,state,tty,command
这里输出了多个"any
children..."，是因为waitpid对于每个等待到的pid都返回一次，此外如果检查的时候没有任何退出的子进程，也会每秒返回一次。

最终的结果中显示没有僵尸进程的存在。

SIGCHLD处理程序收掉僵尸进程
#!/usr/bin/perl use strict; use warnings; use POSIX qw(WNOHANG); sub
reap_child; # 注册SIGCHLD信号的处理程序 $SIG{CHLD}=\&reap_child; # fork 5个子进程 for
(1..5){ defined(my $pid = fork) or die "fork failed: $!"; unless($pid){ # 子进程
print "I am child: $_\n"; sleep 1; exit 0; } else { print "child $_:
pid=$pid\n"; } } # 父进程 sleep 20; system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
sub reap_child { print "SIGCHLD triggered at:",~~localtime, "\n"; #
只要有子进程退出，就收尸 while((my $kid = waitpid -1, WNOHANG) > 0){ print "$kid reaped\n";
} }
执行结果：
child 1: pid=24857 I am child: 1 child 2: pid=24858 I am child: 2 child 3:
pid=24859 I am child: 3 child 4: pid=24860 I am child: 4 child 5: pid=24861 I
am child: 5 SIGCHLD triggered at:Mon Feb 25 13:49:43 2019 24857 reaped 24859
reaped 24860 reaped PID PPID S TT COMMAND 22342 22340 S pts/0 -bash 24856 22342
S pts/0 perl reap_zombie.pl 24858 24856 Z pts/0 [perl] <defunct> 24861 24856 Z
pts/0 [perl] <defunct> 24862 24856 R pts/0 ps -o pid,ppid,state,tty,command
SIGCHLD triggered at:Mon Feb 25 13:49:43 2019 24858 reaped 24861 reaped
发现只需1-2秒程序就终止了，但父进程明明就sleep 20了，为什么？还有结果好像很奇怪？不仅有两个僵尸进程还只触发了两次SIGCHLD信号处理程序。

上面触发了两次SIGCHLD信号处理程序，因为第二次触发的是system()打开的子进程ps命令退出时触发的。

之所以1-2秒就结束，是因为子进程结束时，内核发送SIGCHLD信号给父进程，会中断父进程的sleep睡眠。

只触发两次信号处理程序就能收走5个子进程，其中第一次触发收走了3个子进程，第二次触发收走了2个子进程，是因为waitpid会返回所有等待到的子进程pid，第一次等待到了3个子进程的退出，第二次等待到了2个子进程的退出。

那么为什么system()中的ps退出时没有被SIGCHLD信号处理程序中的waitpid收走？这是因为system()函数自身就带有了wait阻塞函数，它自己会收走经过它fork出来的子进程，使得虽然ps的退出触发了SIGCHLD，但ps的退出状态值已经清空了，无法被信号处理程序中的waitpid处理。

fork两次收掉僵尸进程

代码如下：
#!/usr/bin/env perl use strict; use warnings; defined(my $pid = fork) or die
"fork failed: $!"; unless($pid){ # 第一个子进程 # 继续fork一个孙子进程：第二个子进程 defined(my $kid
= fork) or die "fork failed: $!"; if($kid){ # 第一个子进程5秒后退出 sleep 5; exit 0; } #
孙子进程 sleep(10); print "second child, ppid=",getppid(),"\n"; exit 0; } #
为第一个子进程收尸 (waitpid $pid, 0 == $pid) or die "waitpid error: $!"; exit 0;
上面的代码中，在5秒后第一个子进程退出并被父进程收尸，第二个进程将成为孤儿进程被pid=1的进程收养。

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