Linux并发（进程的生老病死）

Linux中的进程有生老病死，就跟人一样，我们尤其关注其死，因为进程死后如果不处理，它会变成僵尸！

拓展：

说进程是动态的活动的实体，指的是进程会有很多种运行状态，一会儿睡眠、一会儿暂停、一会儿又继续执行。下图给出Linux进程从被创建（生）到被回收（死）的全部状态，以及这些状态发生转换时的条件：

结合该图，一起理一理进程从生到死的过程：

1，从“蛋生”可以看到，一个进程的诞生，是从其父进程调用fork( )开始的。

2，进程刚被创建出来的时候，处于TASK_RUNNING状态，从图中看到，处于该状态的进程可以是正在进程等待队列中排队，也可以占用CPU正在运行，我们习惯上称前者为“就绪态”，称后者为“执行态”。当进程状态为TASK_RUNNING并且占用CPU时才是真正的运行。

3，刚被创建的进程都处于“就绪”状态，等待系统调度，内核中的函数sched()被称为调度器，他会根据各种参数来选择一个等待的进程去占用CPU。进程占用CPU之后就可以真正运行了，运行时间有个限定，比如20毫秒，这段时间被称为time slice，即“时间片”的概念。

换句话说：进程跟人一样，从来都没有什么平等可言，有贵族就有屌丝，他们要处理的事情有不同的轻重缓急之分。

4，进程处于“执行态”时，可能会由于某些资源的不可得而被置为“睡眠态/挂起态”，比如进程要读取一个管道文件数据而管道为空，或者进程要获得一个锁资源而当前锁不可获取，或者干脆进程自己调用sleep( )来强制自己挂起，这些情况下进程的状态都会变成TASK_INTERRUPIBLE或者TASK_UNINTERRUPIBLE，他们的区别是一般后者跟某些硬件设置相关，在睡眠期间不能响应信号，因此TASK_UNINTERRUPIBLE的状态也被称为深度睡眠，相应地TASK_INTERRUPIBLE期间进程是可以响应信号的。当进程所等待的资源变得可获取时，又会被系统置为TASK_RUNNING状态重新就绪排队。

5，当进程收到SIGSTOP或者SIGTSTP中的其中一个信号时，状态会被置为TASK_STOPPED，此时被称为“暂停态”，该状态下的进程不再参与调度，但系统资源不释放，直到收到SIGCONT信号后被重新置为就绪态。当进程被追踪时（典型情况是被调试器调戏时），收到任何信号状态都会被置为TASK_TRACED，该状态跟暂停态是一样的，一直要等到SIGCONT才会重新参与系统进程调度。

6，运行的进程跟人一样，迟早都会死掉。进程的死亡可以有多种方式，可以是寿终正寝的正常退出，也可以是被异常杀死。比如上图中，在main函数内return或者调用exit()，包括在最后线程调用pthread_exit()都是正常退出，而受到致命信号死掉的情况则是异常死亡，不管怎么死，最后内核都会调用一个叫do_exit()的函数来使得进程的状态变成所谓的僵尸态EXIT_ZOMBIE，单词ZOMBIE对于玩过“植物大战僵尸”的童鞋都不会陌生，这里的“僵尸”指的是进程的PCB（进程控制块）。

为什么一个进程的死掉之后还要把尸体留下呢？因为进程在退出的时候，将其退出信息都封存在他的尸体里面了，比如如果他正常退出，那退出值是多少呢？如果被信号杀死？那么是哪个信号呢？这些“死亡信息”都被一一封存在该进程的PCB当中，好让别人可以清楚地知道：我是怎么死的。

那谁会关心他是怎么死的呢？答案是他的父进程，他的父进程之所以要创建他，很大的原因是要让这个孩子去干某一件事情，现在这个孩子已死，那事情办得如何，孩子是否需要有个交代？但他又死掉了，所以之后将这些“死亡信息”封存在自己的尸体里面，等着父进程去查看，比如父子进程可以约定：如果事情办成了退出值为0，如果权限不足退出值为1，如果内存不够退出值为2等等等等。父进程可以随时查看一个已经死去的孩子的事情究竟办得如何。可以看到，在工业社会中，哪怕是进程间的协作，也充满了契约精神。

7，父进程调用wait()/waitpid()来查看孩子的“死亡信息”，顺便做一件非常重要的事情：将该孩子的状态置为EXIT_DEAD，即死亡态，因为处于这个状态的进程的PCB才能被系统回收。由此可见，父进程应该尽职尽责地及时调用wait()/waitpid()，否则系统会充满越来越多的“僵尸”！

问题是，如何保证父进程一定要及时地调用wait()/waitpid()从而避免僵尸进程泛滥呢？答案是不能，因为父进程也许需要做别的事情没空去帮那些死去的孩子收尸，甚至那些孩子在变成僵尸的时候，他的父进程已经先他而去了！

后一种情况其实比较容易解决：如果一个进程的父进程退出，那么祖先进程init（该进程是系统第一个运行的进程，他的PCB是从内核的启动镜像文件中直接加载的，不需要别的进程fork()出来，因此他是无父无母的石头爆出来的，系统中的所有其他进程都是他的后代）将会收养（adopt）这些孤儿进程。换句话说：Linux系统保证任何一个进程（除了init）都有父进程，也许是其真正的生父，也许是其祖先init。

而前一种情况是：父进程有别的事情要干，不能随时执行wait()/waitpid()来确保回收僵尸资源。在这样的情形下，我们可以考虑使用信号异步通知机制，让一个孩子在变成僵尸的时候，给其父进程发一个信号，父进程接收到这个信号之后，在对其进行处理，在此之前想干嘛就干嘛，异步操作，大家happy。但是即便是这样也仍然存在问题：如果两个以上的孩子同时退出变僵尸，那么他们就会同时给其父进程发送相同的信号，而相同的信号将会被淹没。怎么解决这个问题，请关注：

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