当 PID 用完时会发生什么？

Question

这是一个纯粹的学术问题，因为这永远不会发生。

如果 PID 存储为 pid_t 类型，而不是某种任意精度类型，那么一次可以存在的 PID 数量是有限制的。PID 溢出时是否有定义的行为？

第 65536 个进程会杀死 /sbin/init 并造成内核恐慌吗？或者有什么安全措施？

Answer 1

该fork系统调用应该返回-1，并设置errno到EAGAIN。之后发生的事情将取决于调用fork.

从叉子：

如果出现以下情况，fork() 函数将失败：

[再次]

系统缺乏创建另一个进程所需的资源，或者系统对系统范围内或单个用户 {CHILD_MAX} 执行的进程总数的限制将被超过。

Answer 2

POSIX 没有指定每个新进程的 PID 是通过增加前一个 PID 来获得的。它只要求它是唯一的。

在每个 PID 递增的系统上fork()，我观察到这些值在达到某个上限（根据我的经验约为 2 ¹⁵）后会回绕。回绕后，新的 PID 不会严格递增，因为某些 PID 值仍会从以前的循环中使用。

除非您有 2 ^{N 个} 同时运行的进程，否则应该不会有问题。我怀疑系统会在发生这种情况之前很久就遇到一些容量限制。在这种情况下，fork()系统调用将失败并可能设置errno为EAGAIN或ENOMEM（man fork详细信息）。

实现的代码fork可能会也可能不会检查是否有任何 PID 可用。它可能不会打扰，因为它假设系统资源在到达那个点之前已经用完，或者为了完整性和处理未来的可能性，它可能会进行显式检查。我没有检查过，如果我检查过，我只能解决我看过的任何内核。

更新：在我当前的系统（Ubuntu 20.04）上，最大 PID 为 2 ²²，如下所示：

$ cat /proc/sys/kernel/pid_max
4194304

来自man proc：

/proc/sys/kernel/pid_max (Linux 2.5.34 起)

此文件指定 PID 环绕的值（即，此文件中的值比最大 PID 大 1）。不分配大于此值的 PID；因此，此文件中的值还充当系统范围内进程和线程总数的限制。此文件的默认值 32768 产生与早期内核相同的 PID 范围。在 32 位平台上，32768 是 pid_max 的最大值。在 64 位系统上，pid_max 可以设置为最多 2^22（PID_MAX_LIMIT，大约 400 万）的任何值。

但是特定的最大值可能与问题没有太大关系，除了您拥有 4+ 百万个进程的可能性比拥有超过 32767 个进程的可能性更小。