PCB、孤儿进程、僵尸进程

• 孤儿进程：父进程退出，子进程还在运行
• 僵尸进程：子进程已终止，父进程没有回收

Orphan Process

孤儿进程是指父进程已经终止，但子进程仍在运行的进程。当父进程意外终止或正常退出时，其子进程就会成为孤儿进程。

孤儿进程的处理机制：

• 操作系统会自动将孤儿进程的父进程设置为 init 进程（PID 为 1）
• init 进程会负责回收这些孤儿进程的资源
• 孤儿进程可以正常运行，不会对系统造成危害

产生场景：

• 父进程异常崩溃
• 父进程正常退出但子进程仍在执行长时间任务
• 故意创建守护进程时

Zombie Process

僵尸进程是指已经终止但其父进程尚未回收其退出状态的进程。进程终止后，系统会保留其进程控制块（PCB）等信息，等待父进程读取。

僵尸进程的特点：

• 进程已经终止，不占用 CPU 和内存资源
• 但仍占用进程表项，消耗系统资源
• 在进程列表中显示为 <defunct> 或 Z 状态
• 无法被 kill 命令终止

产生原因：

• 子进程已终止，但父进程未调用 wait() 或 waitpid() 回收
• 父进程忙于其他任务，没有及时处理子进程的终止信号
• 程序设计缺陷，忘记处理子进程退出

危害：

• 大量僵尸进程会耗尽进程表，导致无法创建新进程
• 虽然不占用实际内存，但会消耗系统资源

预防和解决方案

预防僵尸进程：

• 父进程使用 wait() 或 waitpid() 主动回收子进程
• 设置 SIGCHLD 信号处理程序，异步回收子进程
• 使用 signal(SIGCHLD, SIG_IGN) 让系统自动清理

清理僵尸进程：

• 终止父进程，让僵尸进程成为孤儿进程，由 init 回收
• 重启父进程程序
• 系统重启（极端情况）

PCB

进程控制块（PCB，Process Control Block）是操作系统中用于管理和控制进程的核心数据结构。PCB中包含的主要信息如下：

进程标识信息

• 进程ID（PID）：唯一标识进程的数字
• 父进程ID（PPID）：创建该进程的父进程标识
• 用户ID（UID）：进程所属用户的标识
• 组ID（GID）：进程所属用户组的标识

进程状态信息

• 进程状态：如就绪、运行、阻塞、挂起、终止等
• 优先级：进程的调度优先级
• 程序计数器（PC）：指向下一条要执行的指令地址
• CPU寄存器值：保存进程被中断时的寄存器状态

内存管理信息

• 内存分配情况：进程占用的内存区域信息
• 页表指针：虚拟内存管理中的页表地址
• 段表信息：段式内存管理中的段表
• 内存限制：进程可使用的内存上下限

资源管理信息

• 打开文件列表：进程打开的文件描述符
• I/O状态信息：正在进行的I/O操作状态
• 信号处理信息：信号的处理方式和屏蔽状态
• 网络连接：进程建立的网络连接信息

调度信息

• CPU使用时间：进程已使用的CPU时间
• 等待时间：进程在各种队列中的等待时间
• 调度算法相关参数：如时间片大小、优先级动态调整信息

其他控制信息

• 进程创建时间：进程启动的时间戳
• 进程关系：子进程列表、进程组信息
• 工作目录：进程的当前工作目录
• 环境变量：进程的环境变量设置