Linux:进程等待究竟是什么?如何解决子进程僵尸所带来的内存泄漏问题?

Linux:进程等待究竟是什么?如何解决子进程僵尸所带来的内存泄漏问题?

  • 一、进程等待的概念
  • 二、进程等待存在的意义
  • 三、如何进行进程等待
    • 3.1 wait()是实现进程等待
      • 1、wait()原型
      • 2. 验证wait()能回收僵尸子进程的空间
    • 3.2 waitpid()实现进程等待
      • 1、系统调用接口waitpid()原型
  • 四、获取子进程status实现机制
  • 五、阻塞等待和非阻塞等待
    • 5.1 阻塞等待
    • 5.2 非阻塞等待(非阻塞 + 轮询方案)
  • 六、非阻塞轮询方案示例演示

一、进程等待的概念

 进程等待通常是指:父进程通过wait()/waitpid()的方式,让父进程对子进程进行资源回收的等待过程!!

二、进程等待存在的意义

 进程等待通常是为了解决以下两种情况:

  1. 解决子进程僵尸所带来的内存泄漏问题,对僵尸子进程进行资源回收! 原因在于当子进程僵尸后,便“刀枪不入”了。即使是操作系统也没法对僵尸进程进行资源回收,进而导致内存泄漏问题。
  2. 让父进程获得子进程运行结果(代码运行正常结果正确、代码运行正常结果错误、代码异常)。父进程创建子进程,通常是希望子进程帮父进程执行某些任务。但子进程任务执行的如何,父进程需要得到反馈。此时父进程可以通过进程等待的方式来获取子进程的退出信息(退出码和退出信号)。

三、如何进行进程等待

下面依次介绍进程等待所需调用的接口:wait()/waitpid()。

3.1 wait()是实现进程等待

1、wait()原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);
  1. 返回值:如果成功返回被等待进程的pid,否则返回-1.
  2. 参数:ststus为输出型参数,获取子进程的退出信息,由操作系统自动填充。(后续会单独详细介绍,这里我们暂且不关心该参数,设为NULL)
  3. wait()用于等待任意进程,而waitpid则可以等待任意进程!!

2. 验证wait()能回收僵尸子进程的空间

 下面这样一段代码:fork()创建子进程,让子进程运行约5秒后退出但父进程不退出。此时子进程变为僵尸进程,进程状态为Z。此时调用父进程调用wait()接口回收僵尸子进程的资源空间。

【源代码】:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

void worker()
{
    int cnt = 5;
    while(cnt)
    {
        printf("I am child process, pid:%d, ppid:%d, cnt:%d\n", getpid(), getppid(), cnt--);
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        //child
        worker();
        exit(0);  //子进程执行完worker()后直接退出,变成僵尸状态  
    }    
    else{
        //parent    
        sleep(10);    
        pid_t rid = wait(NULL);//对子进程进行回收                                                                                       
        if(rid == id)    
        {   
            printf("child process being recyceled sucess!, pid:%d, rid:%d\n", getpid(), rid);    
        }
        sleep(3);
    }
    return 0;
}

【运行结果】:
请添加图片描述

 我们观察左边监视脚本发现,子进程在执行5次代码后退出,进程状态变为Z。一段时间后,父进程调用wait()函数对子进程进行回收,子进程消失。即父进程通过wait()实现了对子进程的回收!!

tips:

  1. 父进程调用wait()后,如果子进程没有退出,父进程会在wait上发生进程阻塞。直到子进程僵尸,wait自动回收后,返回被回收的子进程pid。
  2. 对于多个进程来说,谁先被调度是未知的,由内核调度算法决定。但可以肯定的是,父进程一定是最后退出的!

3.2 waitpid()实现进程等待

1、系统调用接口waitpid()原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
  1. 参数pid: 如果pid=-1,等待任意进程,和wait效果一样。如果pid>0,等待进程ID和pid值相等的子进程!
  2. 参数status:子进程的退出信息。status为NULL,表示不关心子进程的退出状态信息,否则操作系统会将子进程的退出码和错误码相关信息写入该参数中。(后续具体介绍其实现机制)
  3. 参数options: 为0表示阻塞等待。options除了0外,还可以被设置为WNOHANG,此时表示父进程以非阻塞方式进行等待(非阻塞 + 轮询方案)。
  4. 返回值:当正常退出时,waitpid返回收集到的子进程ID;如果进程异常,返回-1,此时errno会被设置为对于的错误码;如果进程采用非阻塞轮询方案,即将options设置为WNOHANG,如果子进程waitpid收集到的子进程没有退出,此时返回0!!

四、获取子进程status实现机制

 在wait()/waitpid()中,均存在参数status,该参数是一个输出型参数,由操作系统自动填充。如果该参数被设为NULL,表示不关心子进程的退出信息;否则OS会通过status的值,来将子进程相关退出信息返回给父进程!!

status如何保存相关信息?

 status是int类型,32bit。这里我们仅研究低16位!!
 其中status的最低7位保存子进程的退出信号(exit signal);第8位表示的是core dump标志9~16位表示的是进程的退出码(exit code)

在这里插入图片描述
status中保存信息验证

 下面我们来做实验:我们通过fork()创建出子进程,然后让子进程运行约3秒;此时父进程通过waitpid以阻塞方式对子进程进行等待回收。然后通过位运算对status进行处理,获取status中的子进程退出码和退出信号。

【源代码】:

#include <stdio.h>    
#include <unistd.h>       
#include <sys/types.h>    
#include <sys/wait.h>    
    
int main()    
{    
    int status = 0;    
    pid_t id = fork();    
    if(id == 0)    
    {    
        int cnt = 3;    
        while(cnt)    
        {    
            printf("I am child, cnt:%d\n", cnt--);    
            sleep(1);    
        }    
        exit(3);    
    }    
    else if(id > 0)    
    {    
        pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);//以阻塞方式等待    
        printf("I am parent, pid:%d, rid:%d, status:%d, exit code:%d, signal:%d\n", getpid(), rid, status, (status>>8)&0xFF, status&0x7F);               
    }    
    return 0;    
}  

【运行结果】:
请添加图片描述
 我们发现status变量中确实保存着子进程的退出码和退出信号等相关信息。

在系统中提供了一些宏函数,用于直接获取进程的相关退出信息,具体如下:

  • WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态,则为真。(查看进程是否是正常退出)
  • WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零,提取子进程退出码。(查看进程的退出码)

父进程如何得知子进程的退出信息(底层执行流程)

 在子进程pcb中存在如下几个变量,分别用于保存进程的状态、退出码、退出信号:(Linux为例)

strucr task_struct{
	int exit_state;	//退出状态
	int exit_code;	//退出码
	int exit_signal;//退出信号
}

 当子进程退出时,操作系统会将子进程的退出码和退出信号保存到子进程PCB的exit_code变量和exit_signal变量中。
 而父进程通过waitpid/wait等待子进程时,OS会将子进程PCB中的退出码和退出信号通过组合放入status变量中,并将子进程的状态从Z改成S!!
 此时,父进程便可通过status来获取子进程退出信息,子进程可以被操作系统回收。

五、阻塞等待和非阻塞等待

 前面我们介绍waitpis接口时提到过,options参数设为0,表示父进程进行的时阻塞等待;设为WNOHANG表示父进程以==(非阻塞方式),即非阻塞轮询方式==进行进程等待。

 那两种等待方式究竟是什么?有什么区别呢?

5.1 阻塞等待

 父进程以阻塞方式进行等待和普通阻塞进程一样。
 当父进程调用waitpid接口等待子进程时,如果此时子进程没有退出,操作系统会将父进程设置为阻塞进程,然后将父进程的PCB链入到子进程的等待队列中。一旦子进程退出,操作系统会将父进程PCB重新加载到运行队列中等待调度!

5.2 非阻塞等待(非阻塞 + 轮询方案)

  非阻塞等待是指父进程在等待子进程时发现子进程还未退出,此时父进程和阻塞等待一样一直在"原地等地子进程运行结束"。父进程会执行一些其他任务,并每隔一段时间查看子进程是否退出。一旦子进程退出后,父进程才会开始执行后续程序。
非阻塞等待的好处就是让父进程在等待时,可以做一些自己占据时间不多的任务!!

六、非阻塞轮询方案示例演示

 下面我们通过fork创建子进程。然后让子进程做一些工作(打印输出一些信息,整个过程约10s),此时父进程通过waitpid接口进行非阻塞轮询方案进行等待。在等待过程中,我们让父进程做一些自己的“小任务”(这些小任务,博主同样采用输出信息代替,各位可根据实际情况修改)

【源代码】:

轮询时,父进程执行任务:
 博主将任务简化为输出一些信息,各位可自行更改任务

void download()
{
    printf("This download task is running!\n");
}

void writelog()
{
    printf("This write log task is running!\n");
}

void printinfo()
{
    printf("This print info task is running!\n");
}

大致框架,父进程和子进程执行任务:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>


#define TASK_NUM 5
void worker(int cnt)                                                                                                                                     
{
    printf("I am child, pid:%d, cnt:%d\n", getpid(), cnt);
}

int main()
{
	//下面5行模拟父进程的任务被加载好了,方便父进程等待子进程时被执行
    task tasks[TASK_NUM];
    Init(tasks, TASK_NUM);//初始化
    taskadd(tasks, download); //加载任务
    taskadd(tasks, writelog); 
    taskadd(tasks, printinfo); 

    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {//child
         int cnt = 5;
         while(cnt)
         {
             worker(cnt--);
             sleep(1);
         }
         exit(3);
    }
                                                                                                                                                        
    //parent
    while(1)
    {
         int status = 0;
         pid_t rid = waitpid(id, &status, WNOHANG);
         if(rid > 0)
         {//子进程正常退出
              printf("wait sucess!\n, pid:%d, rid:%d, exit code:%d, signal:%d\n",getpid(), rid, (status>>8)&0xFF, status&0x7F);
              break;
         }
         else if(rid == 0)
         {//父进程等待成功,但子进程没有退出。父进程开始做自己的小任务,一段时间后在查询子进程是否退出
             printf("------------------------------------------------\n");
             printf("wait sucess, but chils alive, wait again!\n");
             executeTask(tasks, 3);
             printf("------------------------------------------------\n");
         }
         else
         {//子进程退出异常
             printf("wait failed!\n");
             break;
         }
         sleep(1);
    }
    return 0;
}

父进程加载任务代码:

void Init(task tasks[], int num)
{
    for(int i = 0; i < num; i++)
    {
        tasks[i] = NULL;
    }                                                                                                                                                    
}

int taskadd(task tasks[], task t)
{
    for(int i = 0; i < TASK_NUM; i++)
    {
        if(tasks[i] == NULL)
        {
            tasks[i] = t;
            return 1;//增加任务成功
        }
    }
    return 0;//增加任务失败
}

void executeTask(task tasks[], int num)
{
    for(int i = 0; i < num; i++)
    {
        tasks[i]();
    }
}

运行结果:
请添加图片描述

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/520059.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

电子积木方案开发商

东莞市酷得智能科技有限公司电子积木方案开发商 提供消费电子解决方案、提供IC技术支持&#xff0c;全国线上线下服务 积木小车底层驱动开发过程主要涉及到以下几个方面&#xff1a; 首先&#xff0c;需要对小车底盘结构、硬件、模块等有深入的了解。底盘承载着机器人定位、导…

Kubernetes(k8s):Pod 的 Node Selector详解

Kubernetes&#xff08;k8s&#xff09;&#xff1a;Pod 的 Node Selector详解 1、什么是Node Selector&#xff1f;2、Node Selector的工作原理3、Node Selector的用法1、例如&#xff1a;给node01 、node02 分别打上标签2、使用标签调度Pod3、删除节点的标签 &#x1f496;Th…

java面试题(Redis)

事情干的差不多了&#xff0c;开刷面试题和算法&#xff0c;争取在短时间内快速成长&#xff0c;理解java面试的常见题型 一、redis使用场景&#xff1a; 缓存&#xff1a;穿透、击穿、雪崩 双写一致、持久化 数据过期、淘汰策略 分布式锁&#xff1a;setnx、redisson 计数…

武汉星起航推出亚马逊一站式孵化平台,助力合作伙伴快速成长

武汉星起航电子商务有限公司&#xff0c;自2020年正式成立以来&#xff0c;凭借其专业的运营团队和丰富的行业经验&#xff0c;在跨境电商领域取得了显著的成绩。为了进一步满足市场需求&#xff0c;武汉星起航决定推出亚马逊一站式孵化平台&#xff0c;旨在为合作伙伴提供更全…

网盘分享链接

点击打开下面这条链接&#xff0c;保存文件 https://pan.xunlei.com/s/VNuDMRtfBQvmfqqwjsBAIg2pA1?pwdhqd3 网盘里文件太多&#xff0c;找不到&#xff0c;怎么办&#xff1f; 进入我的B站主页【I泠霖I的个人空间-哔哩哔哩】 https://b23.tv/VYxaiJb&#xff0c;点击右上角的…

PC发送指令给单片机控制LED(与上一篇文章相反)

此时要重新配置寄存器 &#xff0c;实现电脑往单片机传输数据 1、配置SCON寄存器的REN 即 REN 1 2、有TI&#xff08;发送中断&#xff09;就有RI&#xff08;接收中断&#xff09; 3、优化 发现发送 o 时&#xff0c;D5亮灯会有延迟 下面就是做到真正的无延迟的全双工通信 …

JVM基础

初识JAM JVM就是JAVA虚拟机&#xff0c;本质上是一个运行在计算机上的程序&#xff0c;他的职责是运行JAVA字节码文件. 下面是java代码执行过程 JVM的功能 1.解释和运行 对字节码文件中的指令实时的解释成机器码 2.内存管理 自动为对象&#xff0c;方法等分配内存自动的垃圾回…

27.WEB渗透测试-数据传输与加解密(上)

免责声明&#xff1a;内容仅供学习参考&#xff0c;请合法利用知识&#xff0c;禁止进行违法犯罪活动&#xff01; 内容参考于&#xff1a; 易锦网校会员专享课 上一个内容&#xff1a;26.WEB渗透测试-BurpSuite&#xff08;五&#xff09; BP抓包网站网址&#xff1a;http:…

IIC协议——OLED(128*64)外设

IIC协议&#xff08;Inter-Integrated Circuit Protocol&#xff09;&#xff0c;也被称为I2C&#xff08;Inter-Integrated Circuit&#xff09;&#xff0c;是一种串行通信协议&#xff0c;通常用于连接集成电路&#xff08;IC&#xff09;和外部设备&#xff0c;例如传感器、…

AWS入门实践-利用S3构建一个静态网站

使用Amazon S3托管静态网站是一个流行的选择&#xff0c;因为它简单、成本效益高&#xff0c;并且易于维护。静态网站由不含服务器端脚本的文件组成&#xff0c;如HTML、CSS和JavaScript文件。下面是使用S3托管静态网站的操作步骤&#xff1a; 如果大家没有AWS免费账号&#x…

STM32CubeIDE基础学习-舵机控制实验

STM32CubeIDE基础学习-舵机控制实验 文章目录 STM32CubeIDE基础学习-舵机控制实验前言第1章 硬件介绍第2章 工程配置2.1 基础工程配置部分2.2 生成工程代码部分 第3章 代码编写第4章 实验现象总结 前言 SG90、MG996舵机在机器人领域用得非常多&#xff0c;因为舵机有内置控制电…

【Java网络编程】OSI七层网络模型与TCP/IP协议簇

1.1、OSI七层网络模型 OSI七层网络模型中&#xff0c;每层的功能如下&#xff1a; 应用层&#xff1a;人与计算机网络交互的窗口。表示层&#xff1a;负责数据格式的封装&#xff0c;如加密、压缩、编解码等。会话层&#xff1a;建立、终止、管理不同端间的会话连接。传输层&a…

[技术闲聊]我对电路设计的理解(九)-如何与Layout工程师交互

一、“”电路设计“的理解 原理图设计完成&#xff0c;设计规则检测、netlist都通过后&#xff0c;就可以把原理图发送给Layout&#xff0c;是不是此刻意味着硬件工程师功成身退了呢&#xff1f; 远远没有&#xff0c;还有多件事情等待着&#xff0c;文章题目我对电路设计的理解…

【Node.js从基础到高级运用】二十一、使用child_process模块创建子进程

引言 在Node.js中&#xff0c;child_process模块是一个提供了创建和管理子进程的能力的核心模块。通过使用child_process模块&#xff0c;Node.js可以执行系统命令、运行其他脚本或应用程序&#xff0c;实现与Node.js进程的并行处理。 child_process模块提供了几种创建子进程的…

搭建电商独立站|适合做独立站的国家有哪些?该怎么布局?

在传统外贸和跨境电商行业&#xff0c;独立站是一种更专业并且获益空间相对会更高的方法&#xff0c;独立站可以让卖家拥有更多的自由控制权&#xff0c;卖家能更精准的定位用户人群&#xff0c;也可以自行流量推广&#xff0c;独立站不会被永远封店铺、不会对卖家进行罚款等等…

HTML - 你如何使H5页面禁止手动缩放

难度级别:初级及以上 提问概率:40% 我们知道,这道题其实是在考察meta标签的viewport属性,正常情况下设置viewport的代码为 <head><meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0" …

560.和为K的子数组

560.和为K的子数组 给你一个整数数组 nums 和一个整数 k &#xff0c;请你统计并返回 该数组中和为 k 的子数组的个数 。 子数组是数组中元素的连续非空序列。 示例 1&#xff1a; 输入&#xff1a;nums [1,1,1], k 2 输出&#xff1a;2示例 2&#xff1a; 输入&#xf…

线程池参数该怎么配置才能充分压榨CPU?

&#x1f3c3;‍♂️ 微信公众号: 朕在debugger© 版权: 本文由【朕在debugger】原创、需要转载请联系博主&#x1f4d5; 如果文章对您有所帮助&#xff0c;欢迎关注、点赞、转发和订阅专栏&#xff01; 目标 配置好线程池参数&#xff0c;压榨CPU&#xff0c;资本家看了都…

云备份day03

&#x1f4df;作者主页&#xff1a;慢热的陕西人 &#x1f334;专栏链接&#xff1a;C云备份项目 &#x1f4e3;欢迎各位大佬&#x1f44d;点赞&#x1f525;关注&#x1f693;收藏&#xff0c;&#x1f349;留言 主要内容介绍了第三方库httplib的一些内容&#xff0c;以及实现…

易宝OA getStockInRequestPrintDetail SQL注入漏洞复现

0x01 产品简介 易宝OA系统是一种专门为企业和机构的日常办公工作提供服务的综合性软件平台,具有信息管理、 流程管理 、知识管理(档案和业务管理)、协同办公等多种功能。 0x02 漏洞概述 易宝OA getStockInRequestPrintDetail 接口处存在SQL注入漏洞,未经身份认证的攻击者…