僵尸进程

基本概念

我们知道在unix/linux中，正常情况下，子进程是通过父进程创建的，子进程在创建新的进程。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。

僵尸进程：一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符，进程ID仍然保存在系统中，极大浪费了系统资源。这种进程称之为僵死进程。

所以，僵尸进程是对系统有危害的，而孤儿进程则相对来说没那么严重

我们可以通过ps -aux来查看进程，如果有[Z+]标记就是僵尸进程。

问题与危害

unix提供了一种机制可以保证只要父进程想知道子进程结束时的状态信息，就可以得到。这种机制就是: 在每个进程退出的时候,内核释放该进程所有的资源,包括打开的文件,占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息(包括进程号the process ID,退出状态the termination status of the process,运行时间the amount of CPU time taken by the process等)。直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放。
但这样就导致了问题，如果进程不调用wait / waitpid的话，那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵死进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程，也会占用系统资源，严重影响服务器的性能。此即为僵尸进程的危害，应当避免。
任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构，等待父进程处理。这是每个子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是Z。如果父进程能及时处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。

僵尸进程危害场景：

例如有个进程，它定期的产生一个子进程，这个子进程需要做的事情很少，做完它该做的事情之后就退出了，因此这个子进程的生命周期很短，但是，父进程只管生成新的子进程，至于子进程退出之后的事情，则一概不闻不问，这样，系统运行上一段时间之后，系统中就会存在很多的僵死进程，倘若用ps命令查看的话，就会看到很多状态为Z的进程。严格地来说，僵死进程并不是问题的根源，罪魁祸首是产生出大量僵死进程的那个父进程。因此，当我们寻求如何消灭系统中大量的僵死进程时，答案就是把产生大量僵死进程的那个元凶枪毙掉（也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号啦）。枪毙了元凶进程之后，它产生的僵死进程就变成了孤儿进程，这些孤儿进程会被init进程接管，init进程会wait()这些孤儿进程，释放它们占用的系统进程表中的资源，这样，这些已经僵死的孤儿进程就能瞑目而去了。

使用命令定位僵尸进程以及该僵尸进程的父进程： ps -A -ostat,ppid,pid,cmd |grep -e '^[Zz]'

使用Kill -HUP 僵尸进程ID来杀死僵尸进程，往往此种情况无法杀死僵尸进程，此时就需要杀死僵尸进程的父进程 kill -HUP 僵尸进程父ID

php代码演示

<?php
//fork 一个子进程
$pid = pcntl_fork();if($pid > 0){//父进程运行逻辑//修改进程名称，方便区分
cli_set_process_title("php parent process");
//让主进程休眠30秒
sleep(30);
}else if($pid == 0){//子进程运行逻辑
cli_set_process_title("php child process");
sleep(10);
}else{echo "进程fork错误！".PHP_EOL;
}

通过执行ps -aux命令可以看到，当程序在前十秒内运行的时候，php child process的状态列为[S+]，然而在十秒钟过后，这个状态变成了[Z+]，也就是变成了危害系统的僵尸进程。

十秒前进程状态

十秒后进程状态

那么php如何避免僵尸进程呢？

PHP通过 pcntl_wait() 和 pcntl_waitpid() 两个函数来帮我们解决这个问题。了解Linux系统编程的应该知道，看名字就知道这其实就是PHP把C语言中的 wait() 和 waitpid() 包装了一下。

在演示 pcntl_wait() 来避免僵尸进程之前先简单普及一下pcntl_wait()的相关内容。

这个函数的作用就是 等待或者返回子进程的状态，当父进程执行了该函数后，就会阻塞挂起等待子进程的状态一直等到子进程已经由于某种原因退出或者终止。

换句话说就是如果子进程还没结束，那么父进程就会一直阻塞等待，如果子进程已经结束，那么父进程就会立刻得到子进程状态。这个函数返回退出的子进程的进程ID或者失败返回-1，如果提供了 WNOHANG作为选项（wait3可用的系统）并且没有可用子进程时返回0。

下面是pcntl_wait() 函数使用代码

<?php
//fork 一个子进程
$pid = pcntl_fork();if($pid > 0){//父进程运行逻辑//修改进程名称，方便区分
cli_set_process_title("php parent process");
$wait_res = pcntl_wait($status);
// 子进程状态则保存在了$status参数中，可以通过pcntl_wifexited()、 pcntl_wifstopped()、 pcntl_wifsignaled()等一系列函数来查看$status的状态信息是什么
var_dump($wait_res);
var_dump($status);
sleep(30);
}else if($pid == 0){//子进程运行逻辑
cli_set_process_title("php child process");
sleep(10);
}else{echo "进程fork错误！".PHP_EOL;
}

5. 将文件保存为wait.php，然后php wait.php，在另外一个终端中通过ps -aux查看，可以看到在前十秒内，php child process是[S+]状态，然后十秒钟过后进程消失了，也就是被父进程回收了，没有变成僵尸进程。

但是，pcntl_wait()有个很大的问题，就是阻塞。父进程只能挂起等待子进程结束或终止，在此期间父进程什么都不能做，只等等待子进程结束，所以我们使用pcntl_waitpid()来解决这个问题，pcntl_waitpid( KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '&' at position 6: pid, &̲status, $option = 0 )的第三个参数如果设置为WNOHANG，那么父进程不会阻塞一直等待到有子进程退出或终止，否则将会和pcntl_wait()的表现类似。
下面是pcntl_waitpid() 函数使用代码：

<?php
//fork 一个子进程
$pid = pcntl_fork();if($pid > 0){//父进程运行逻辑//修改进程名称，方便区分
cli_set_process_title("php parent process");
$wait_res = pcntl_waitpid($pid, $status, WNOHANG);
// 子进程状态则保存在了$status参数中，可以通过pcntl_wifexited()、 pcntl_wifstopped()、 pcntl_wifsignaled()等一系列函数来查看$status的状态信息是什么
var_dump($wait_res);
var_dump($status);
sleep(30);
}else if($pid == 0){//子进程运行逻辑
cli_set_process_title("php child process");
sleep(10);
}else{echo "进程fork错误！".PHP_EOL;
}

下面是运行结果，一个执行php程序的终端窗口，另一个是ps -aux终端窗口。可以看到主进程不再阻塞，但是 child process进程状态竟然变成了[Z+]。
这是怎么回事呢？咱们回头分析一下代码

我们看到子进程是睡眠了十秒钟，而父进程在执行pcntl_waitpid()之前没有任何睡眠且本身不再阻塞，所以，主进程自己先执行下去了，而子进程在足足十秒钟后才结束，进程状态自然无法得到回收。如果我们将代码修改一下，就是在主进程的pcntl_waitpid()前睡眠15秒钟，这样就可以回收子进程了。但是即便这样修改，细心想的话还是会有个问题，那就是在子进程结束后，在父进程执行pcntl_waitpid()回收前，有五秒钟的时间差，在这个时间差内，php child process也将会是僵尸进程。那么，pcntl_waitpid()如何正确使用？

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