进程状态与僵尸进程、孤儿进程

一、进程状态

一个进程的生命周期可以划分为一组状态，这些状态刻画了整个进程。进程状态即体现一个进程的生命状态。

一般来说，进程有五种状态：

• 　创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态
• 　就绪状态：进程已经准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行
• 　执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
• 　阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用
• 　终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

 　　

 　　

　　这些状态的具体含义是：

　　R运行状态（running）: 正在运行或在运行队列中等待。
　　S睡眠状态（sleeping): 休眠中, 受阻, 在等待某个条件的形成或接受到信号（也叫做可中断状态）。
　　D磁盘休眠状态（Disk sleep）也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的 进程通常会等待IO的结束。
　　T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可 以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
　　X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。
　　Z僵尸状态（zombie）：进程已终止, 但进程描述符存在, 直到父进程调用wait4()系统调用后释放

二、父进程与子进程

　　在Linux里，除了进程0（即PID=0的进程）以外的所有进程都是由其他进程使用系统调用fork创建的，这里调用fork创建新进程的进程即为父进程，而相对应的为父进程创建出的进程则为子进程，因而除了进程0以外的进程都只有一个父进程，但一个父进程可以有多个子进程。

　　fork函数包含在unistd.h库中，其最主要的特点是，调用一次，返回两次，当父进程fork()创建子进程失败时，fork()返回-1，当父进程fork()创建子进程成功时，此时，父进程会返回子进程的pid，而子进程返回的是0。所以可以根据返回值的不同让父进程和子进程执行不同的代码

　　

 　　在Linux中，正常情况下，子进程是通过父进程创建的，子进程再创建新的子进程。但是子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程，即父进程永远无法预测子进程到底什么时候结束。当一个进程完成它的工作终止之后，它的父进程需要调用wait()或者waitpid()系统调用取得子进程的终止状态。

三、僵尸进程

　　定义：当一个子进程结束运行（一般是调用exit、运行时发生致命错误或收到终止信号所导致）时，子进程的退出状态（返回值）会回报给操作系统，系统则以SIGCHLD信号将子进程被结束的事件告知父进程，此时子进程的进程控制块（PCB）仍驻留在内存中。一般来说，收到SIGCHLD后，父进程会使用wait() 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，也即成为僵尸进程。总而言之，当进程退出但是父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息时就会产生僵尸进程。

　　僵尸进程例子：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>

int main(){
   printf("pid = %d
",getpid());
   pid_t pid = fork();
   if(pid < 0){
     　 printf("fork error
");
    　　return -1;
   }else if(pid == 0){
    　　//这段代码只有子进程能够运行到，因为在子进程中fork的返回值为0
    　　printf("This is the child!pid = %d
",getpid());
   　　 sleep(5);
    　　exit(0); //退出进程
   }else if(pid > 0){
    　　//这段代码只有父进程能运行到
   　　 printf("This is the parent!pid = %d
",getpid());
   }
   //当fork成功时下面的代码父子进程都会运行到
   while(1){
    　　printf("-------------pid = %d
",getpid());
    　　sleep(1);
   }
   return 0;
}

　　程序的运行结果：

vagrant@homestead:~/c_practice$ ./zombie 
pid = 24816
This is the parent!pid = 24816
-------------pid = 24816
This is the child!pid = 24817
-------------pid = 24816
-------------pid = 24816
.....

　　危害：当一个进程一直处于Z僵尸状态，它的PCB就一直都要被维护，因为PCB本身就是一个结构体会占用空间，僵尸进程也会造成资源浪费，所以我们应该避免僵尸进程的产生。

四、孤儿进程

　　定义：孤儿进程则是指当一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。　　

　　孤儿进程例子：　

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>

int main(){ 
   pid_t pid;
   pid = fork();
   if(pid < 0){  
    　　perror("fork error");
    　　exit(1);
   }
   if(pid == 0){ 
    　　printf("This is the child!
");
    　　printf("pid = %d,ppid = %d
",getpid(),getppid());//父进程退出前的pid和ppid
    　　sleep(5);
    　　printf("
pid = %d,ppid = %d
",getpid(),getppid());//父进程退出后的pid和ppid
   }else{  
    　　printf("This is the father!
");
    　　sleep(1);
    　　printf("father process is exited!
");
   }
   return 0;
}

　　运行结果：

vagrant@homestead:~/c_practice$ ./orphan 
This is the father!
This is the child!
pid = 2338,ppid = 2337
father process is exited!
vagrant@homestead:~/c_practice$ 
pid = 2338,ppid = 1

　分析：孤儿进程在父进程退出后会被init进程领养，直到自己运行结束为止。原因：先输出子进程的pid和父进程的pid，再然后子进程开始睡眠父进程退出，这时候子进程变成孤儿进程，再次输出时，该进程的父进程变为init。孤儿进程由于有init进程循环的wait()回收资源，因此并没有什么危害。