进程的一些概念-父亲进程、子进程、僵尸进程、孤儿进程

2018年9月12日 0 条评论 78 次阅读 0 人点赞

 

进程有这么多的种类,那么进程之间定是有相关性的,而这些有关联性的进程又是如何产生的,如何衍生的?

就比如我们启动了终端,就是启动了一个 bash 进程,我们可以在 bash 中再输入 bash 则会再启动一个 bash 的进程,此时第二个 bash 进程就是由第一个 bash 进程创建出来的,他们直接又是个什么关系?

我们一般称呼第一个 bash 进程是第二 bash 进程的父进程,第二 bash 进程是第一个 bash 进程的子进程,这层关系是如何得来的呢?

关于父进程与子进程便会提及这两个系统调用 fork() 与 exec()

fork-exec是由 Dennis M. Ritchie 创造的

fork() 是一个系统调用(system call),它的主要作用就是为当前的进程创建一个新的进程,这个新的进程就是它的子进程,这个子进程除了父进程的返回值和 PID 以外其他的都一模一样,如进程的执行代码段,内存信息,文件描述,寄存器状态等等

exec() 也是系统调用,作用是切换子进程中的执行程序也就是替换其从父进程复制过来的代码段与数据段

子进程就是父进程通过系统调用 fork() 而产生的复制品,fork() 就是把父进程的 PCB 等进程的数据结构信息直接复制过来,只是修改了 PID,所以一模一样,指挥在执行 exec()之后才会不同,而早先的 fork() 比较消耗资源后来进化成 vfork(),效率高了不少。

既然子进程是通过父进程而衍生出来的,那么子进程的退出与资源的回收定然与父进程有很大的相关性。当一个子进程要正常的终止运行时,或者该进程结束时它的主函数 main() 会执行 exit(n); 或者 return
n
,这里的返回值 n 是一个信号,系统会把这个 SIGCHLD 信号传给其父进程,当然若是异常终止也往往是因为这个信号。

而这个时候的子进程代码执行部分其实已经结束执行了,系统的资源也基本归还给系统了,但是其进程的进程控制块(PCB)仍驻留在内存中,而它的 PCB 还在,代表这个进程还存在(因为 PCB 就是进程存在的唯一标志,里面有 PID 等消息),并没有消亡,这样的进程称之为僵尸进程(Zombie)

正常情况下,父进程会收到两个返回值一个是 exit code 也是 SIGCHLD 信号与 reason for termination 之后,父进程会使用 wait(&status) 系统调用以获取子进程的退出状态,然后内核就可以从内存中释放已结束的子进程的 PCB;而如若父进程没有这么做的话,子进程的 PCB 就会一直驻留在内存中,一直留在系统中做为僵尸进程(Zombie)。

虽然僵尸进程是已经放弃了几乎所有内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态等信息供其父进程收集,从而释放它。但是 Linux 系统中能使用的 PID 是有限的,如果系统中存在有大量的僵尸进程,系统将会因为没有可用的 PID 从而导致不能产生新的进程。

而另外如果父进程结束(非正常的结束),未能即使收回子进程,子进程仍在运行,这样的子进程称之为孤儿进程。在 Linux 系统中,孤儿进程一般会被 init 进程所“收养”,成为 init 的子进程。由 init 来做善后处理,所以它并不至于像僵尸进程那样无人问津,不管不顾,大量存在会有危害。

进程 0 是系统引导时创建的一个特殊进程,也称之为内核初始化,其最后一个动作就是调用fork() 创建出一个子进程运行 /sbin/init 可执行文件,而该进程就是 PID=1 的进程1,也就是 init 进程,而进程 0 就转为交换进程(也被称为空闲进程),而进程 1 (init 进程)是第一个普通用户态的进程,再由它不断调用 fork() 来创建系统里其他的进程,所以它是所有进程的父进程或者祖先进程。同时它是一个守护程序,直到计算机关机才会停止。

lyssom

这个人太懒什么东西都没留下

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