守护进程和僵尸进程

守护进程

　　在linux或者unix操作系统中在系统的引导的时候会开启很多服务，这些服务就叫做守护进程。为了增加灵活性，root可以选择系统开启的模式，这些模式叫做运行级别，每一种运行级别以一定的方式配置系统。

　　守护进程是脱离于终端并且在后台运行的进程。守护进程脱离于终端是为了避免进程在执行过程中的信息在任何终端上显示并且进程也不会被任何终端所产生的终端信息所打断。

　　守护进程，也就是通常说的Daemon进程，是Linux中的后台服务进程。它是一个生存期较长的进程，通常独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。守护进程常常在系统引导装入时启动，在系统关闭时终止。Linux系统有很多守护进程，大多数服务都是通过守护进程实现的，同时，守护进程还能完成许多系统任务，例如，作业规划进程crond、打印进程lqd等（这里的结尾字母d就是Daemon的意思）。

　　由于在Linux中，每一个系统与用户进行交流的界面称为终端，每一个从此终端开始运行的进程都会依附于这个终端，这个终端就称为这些进程的控制终端，当控制终端被关闭时，相应的进程都会自动关闭。但是守护进程却能够突破这种限制，它从被执行开始运转，直到整个系统关闭时才退出。如果想让某个进程不因为用户或终端或其他地变化而受到影响，那么就必须把这个进程变成一个守护进程。

　　创建一个简单的守护进程：

　　1、创建子进程，父进程退出

　　这是编写守护进程的第一步。由于守护进程是脱离控制终端的，因此，完成第一步后就会在Shell终端里造成一程序已经运行完毕的假象。之后的所有工作都在子进程中完成，而用户在Shell终端里则可以执行其他命令，从而在形式上做到了与控制终端的脱离。

　　在Linux中腹进程先于子进程退出会造成子进程成为孤儿进程，而每当系统发现一个孤儿进程是，就会自动由1号进程（init）收养它，这样，原先的子进程就会变成init进程的子进程。

　　2、在子进程中创建新会话

　　这个步骤是创建守护进程中最重要的一步，虽然它的实现非常简单，但它的意义却非常重大。在这里使用的是系统函数setsid，在具体介绍setsid之前，首先要了解两个概念：进程组和会话期

　　进程组：是一个或多个进程的集合。进程组有进程组ID来唯一标识。除了进程号（PID）之外，进程组ID也是一个进程的必备属性。每个进程组都有一个组长进程，其组长进程的进程号等于进程组ID。且该进程组ID不会因组长进程的退出而受到影响。

　　会话周期：会话期是一个或多个进程组的集合。通常，一个会话开始与用户登录，终止于用户退出，在此期间该用户运行的所有进程都属于这个会话期。

　　接下来就可以具体介绍setsid的相关内容：

　　（1）setsid函数作用：

　　setsid函数用于创建一个新的会话，并担任该会话组的组长。调用setsid有下面的3个作用：

　　让进程摆脱原会话的控制

　　让进程摆脱原进程组的控制

　　让进程摆脱原控制终端的控制

　　那么，在创建守护进程时为什么要调用setsid函数呢？由于创建守护进程的第一步调用了fork函数来创建子进程，再将父进程退出。由于在调用了fork函数时，子进程全盘拷贝了父进程的会话期、进程组、控制终端等，虽然父进程退出了，但会话期、进程组、控制终端等并没有改变，因此，还还不是真正意义上的独立开来，而setsid函数能够使进程完全独立出来，从而摆脱其他进程的控制。

　　3、改变当前目录为根目录

　　这一步也是必要的步骤。使用fork创建的子进程继承了父进程的当前工作目录。由于在进程运行中，当前目录所在的文件系统（如“/mnt/usb”）是不能卸载的，这对以后的使用会造成诸多的麻烦（比如系统由于某种原因要进入但用户模式）。因此，通常的做法是让"/"作为shohujincheng 的当前工作目录，这样就可以避免上述的问题，当然，如有特殊需要，也可以把当前工作目录换成其他的路径，如/tmp。改变工作目录的常见函数式chdir。

　　4、重设文件权限掩码

　　文件权限掩码是指屏蔽掉文件权限中的对应位。比如，有个文件权限掩码是050，它就屏蔽了文件组拥有者的可读与可执行权限。由于使用fork函数新建的子进程继承了父进程的文件权限掩码，这就给该子进程使用文件带来了诸多的麻烦。因此，把文件权限掩码设置为0，可以大大增强该守护进程的灵活性。设置文件权限掩码的函数是umask。在这里，通常的使用方法为umask(0)。

　　5、关闭文件描述符

　　同文件权限码一样，用fork函数新建的子进程会从父进程那里继承一些已经打开了的文件。这些被打开的文件可能永远不会被守护进程读写，但它们一样消耗系统资源，而且可能导致所在的文件系统无法卸下。

　　在上面的第二步之后，守护进程已经与所属的控制终端失去了联系。因此从终端输入的字符不可能达到守护进程，守护进程中用常规方法（如printf）输出的字符也不可能在终端上显示出来。所以，文件描述符为0、1和2 的3个文件（常说的输入、输出和报错）已经失去了存在的价值，也应被关闭。通常按如下方式关闭文件描述符：

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　　for(i=0;i<MAXFILE;i++)

　　close(i);

　　===============================

　　这样，一个简单的守护进程就建立起来了。

　　实现守护进程的完整实例（每隔10s在/tmp/dameon.log中写入一句话）：

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　　#include<stdio.h>

　　#include<stdlib.h>

　　#include<string.h>

　　#include<fcntl.h>

　　#include<sys/types.h>

　　#include<unistd.h>

　　#include<sys/wait.h>

　　#define MAXFILE 65535

　　int main()　{

　　pid_t pc;

　　int i,fd,len;

　　char *buf="this is a Dameon\n";

　　len = strlen(buf);

　　pc = fork(); //第一步

　　if(pc<0){

　　printf("error fork\n");

　　exit(1);

　　}

　　else if(PC>0)

　　exit(0);

　　setsid(); //第二步

　　chdir("/"); //第三步

　　umask(0); //第四步

　　for(i=0;i<MAXFILE;i++) //第五步

　　close(i);

　　while(1){

　　if((fd=open("/tmp/dameon.log",O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND,0600))<0){

　　perror("open");

　　exit(1);

　　}

　　write(fd,buf,len+1);

　　close(fd);

　　sleep(10);

　　}

　　}

 

 

僵尸进程

僵尸进程怎样产生的：

　　一个进程在调用exit命令结束自己的生命的时候，其实它并没有真正的被销毁，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构（系统调用 exit，它的作用是使进程退出，但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程，并不能将其完全销毁）。

　　在Linux进程的状态中，僵尸进程是非常特殊的一种，它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，仅仅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他进程收集，除此之外，僵尸进程不再占有任何内存空间。它需要它的父进程来为它收尸，如果他的父进程没安装 SIGCHLD信号处理函数调用wait或waitpid()等待子进程结束，又没有显式忽略该信号，那么它就一直保持僵尸状态，如果这时父进程结束了，那么init进程自动会接手这个子进程，为它收尸，它还是能被清除的。但是如果如果父进程是一个循环，不会结束，那么子进程就会一直保持僵尸状态，这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程。

　　怎么查看僵尸进程：

　　利用命令ps，可以看到有标记为Z的进程就是僵尸进程。

　　怎样来清除僵尸进程：

　　1.改写父进程，在子进程死后要为它收尸。具体做法是接管SIGCHLD信号。子进程死后，会发送SIGCHLD信号给父进程，父进程收到此信号后，执行waitpid()函数为子进程收尸。这是基于这样的原理：就算父进程没有调用 wait，内核也会向它发送SIGCHLD消息，尽管对的默认处理是忽略，如果想响应这个消息，可以设置一个处理函数。

　　2.把父进程杀掉。父进程死后，僵尸进程成为"孤儿进程"，过继给1号进程init，init始终会负责清理僵尸进程．它产生的所有僵尸进程也跟着消失。

 

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在fork ()/execve()过程中，假设子进程结束时父进程仍存在，而父进程fork()之前既没安装SIGCHLD信号处理函数调用waitpid()等待子进程结束，又没有显式忽略该信号，则子进程成为僵尸进程，无法正常结束，此时即使是root身份kill -9也不能杀死僵尸进程。补救办法是杀死僵尸进程的父进程(僵尸进程的父进程必然存在)，僵尸进程成为"孤儿进程"，过继给1号进程init，init始终会负责清理僵尸进程。  

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在Linux中可以用
ps auwx  
发现僵尸进程

a all w/ tty, including other users 所有窗口和终端，包括其他用户的进程
u user-oriented 面向用户(用户友好)
-w,w wide output 宽格式输出
x processes w/o controlling ttys  

在僵尸进程后面 会标注

ps axf  
看进程树，以树形方式现实进程列表
ps axm  
会把线程列出来,在linux下进程和线程是统一的，是轻量级进程的两种方式。
ps axu  
显示进程的详细状态
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killall
kill -15
kill -9
一般都不能杀掉 defunct进程
用了kill -15,kill -9以后 之后反而会多出更多的僵尸进程

kill -kill pid
fuser -k pid  

可以考虑杀死他的parent process，
kill -9 他的parent process
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一个已经终止,但是其父进程尚未对其进行善后处理（获取终止子进程的有关信息、释放它仍占用的资源）的进程被称为僵死进程(Zombie Process)。

避免zombie的方法：
1)在SVR4中，如果调用signal或sigset将SIGCHLD的配置设置为忽略,则不会产生僵死子进程。另外,使用SVR4版的sigaction,则可设置SA_NOCLDWAIT标志以避免子进程僵死。

Linux中也可使用这个，在一个程序的开始调用这个函数

signal(SIGCHLD,SIG_IGN);  
 
2)调用fork两次。程序8 - 5 实现了这一点。
3)用waitpid等待子进程返回.  

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zombie进程是僵死进程。防止它的办法，一是用wait,waitpid之类的函数获得

进程的终止状态，以释放资源。另一个是fork两次  
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defunct进程只是在process table里还有一个记录，其他的资源没有占用，除非你的系统的process个数的限制已经快超过了，zombie进程不会有更多的坏处。
可能唯一的方法就是reboot系统可以消除zombie进程。
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任何程序都有僵尸状态，它占用一点内存资源(也就是进程表里还有一个记录)，仅仅是表象而已不必害怕。如果程序有问题有机会遇见，解决大批量僵尸简单有效的办法是重起。kill是无任何效果的


fork与zombie/defunct"

在Unix 下的一些进程的运作方式。当一个进程死亡时,它并不是完全的消失了。进程终止,它不再运行,但是还有一些残留的小东西等待父进程收回。这些残留的东西包括子进程的返回值和其他的一些东西。当父进程 fork() 一个子进程后,它必须用 wait() 或者 waitpid() 等待子进程退出。正是这个 wait() 动作来让子进程的残留物消失。

自然的，在上述规则之外有个例外:父进程可以忽略 SIGCLD 软中断而不必要 wait()。可以这样做到(在支持它的系统上,比如Linux):

main()
{
   signal(SIGCLD, SIG_IGN);
   .
   .
   fork();
   fork();
   fork();
｝

现在，子进程死亡时父进程没有 wait()，通常用 ps 可以看到它被显示为“”。它将永远保持这样 直到父进程wait()，或者按以下方法处理。

这里是你必须知道的另一个规则:当父进程在它wait()子进程之前死亡了(假定它没有忽略SIGCLD),子进程将把 init(pid 1)进程作为它的父进程。如果子进程工作得很好并能够控制，这并不是问题。但如果子进程已经是defunct，我们就有了一点小麻烦。看，原先的父进程不可能再wait()，因为它已经消亡了。这样，init 怎么知道wait() 这些zombie 进程。

答案：不可预料的。在一些系统上，init周期性的破坏掉它所有的defunct进程。在另外一些系统中,它干脆拒绝成为任何defunct进程的父进程，而是马上毁灭它们。如果你使用上述系统的一种,可以写一个简单的循环，用属于init的defunct进程填满进程表。这大概不会令你的系统管理员很高兴吧?

你的任务：确定你的父进程不要忽略 SIGCLD，也不要 wait() 它 fork() 的所有进程。不过，你也未必要总是这样做（比如，你要起一个 daemon 或是别的什么东西）,但是你必须小心编程，如果你是一个 fork() 的新手。另外，也不要在心理上有任何束缚。

总结：
子进程成为 defunct 直到父进程 wait()，除非父进程忽略了SIGCLD 。
更进一步，父进程没有wait() 就消亡（仍假设父进程没有忽略 SIGCLD ）的子进程（活动的或者 defunct）成为init 的子进程，init 用重手法处理它们。