PID 1 不只是「第一個 process」#

在 Linux 上，PID 1 有特殊地位。它是 kernel 啟動後第一個 user space process，也是整棵 process tree 的根。kernel 對它有特別保護、特別預期，使用者也預設它做某些事情。

• 它是所有孤兒程序（Orphan Process）的最終 parent
• 它要負責 reap 系統內所有 reparent 過來的子孫
• 它要處理或轉發系統 signal
• 它一旦死掉，kernel 會 panic

這些責任統稱為「init responsibility」。傳統 init system（sysvinit、OpenRC、systemd）都是為了履行這些責任而生。

責任一：Reap Zombie#

Init process 的核心工作之一是 reap。任何時刻，只要它的子樹有 process 結束，最終都會落到它身上要求 wait。

• 直接子嗣：Init 自己 fork 出來的服務
• 間接後代：原本的 parent 死了被 reparent 過來的孤兒

如果 init 不 reap，這些 process 會卡在 zombie 狀態。一個合格的 init 必須在收到 SIGCHLD 時迴圈呼叫 waitpid(2)：

while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0) {
    /* keep reaping until no more dead children */
}

注意要用 WNOHANG 在 loop 裡反覆呼叫，因為一次 SIGCHLD 可能對應多個 child 同時結束，signal 會被合併。

責任二：處理 Signal#

Init process 需要正確處理 SIGTERM、SIGINT、SIGHUP 等訊號。對 container 而言，這直接影響 graceful shutdown。

• SIGTERM：請求結束，init 應通知子行程逐一收尾
• SIGINT：使用者中斷，行為類似 SIGTERM
• SIGHUP：傳統上是 reload 設定檔
• SIGCHLD：child 狀態改變，觸發 reap

Container runtime（docker、kubelet）發 graceful shutdown 是直接把 SIGTERM 送給 container 內的 PID 1。如果 PID 1 不處理 SIGTERM，整個 stop 流程就會走到逾時、被 SIGKILL 強制砍。

責任三：轉發 Signal 給子行程#

更嚴格的要求：init 不只要自己處理 SIGTERM，還應該把它轉發給所有子行程。否則使用者按 Ctrl-C，只有 PID 1 收到，子嗣繼續跑。

• 真實 init（systemd）會走 cgroup 級別的 signal 廣播
• 簡易 init（tini、dumb-init）通常用 process group 機制：把 PID 1 也當作 process group leader，kill 整個 group

責任四：成為 Subreaper（PR_SET_CHILD_SUBREAPER）#

PR_SET_CHILD_SUBREAPER 是 Linux 3.4 引入的 prctl 旗標，讓非 PID 1 的 process 也能扮演「子樹的 init」。

• 設定後，自己子樹下的孤兒會 reparent 到自己，而不是一路飛到 PID 1
• 對 container 來說：container 內 PID 1 本身就是 subreaper（因為 PID namespace 邊界自然形成）
• 對使用 systemd user session 或 supervisor pattern 的 process，這個旗標讓它能扮演局部 init

#include <sys/prctl.h>
if (prctl(PR_SET_CHILD_SUBREAPER, 1, 0, 0, 0) < 0) {
    perror("prctl");
}

Container PID 1 不需要特別呼叫 PR_SET_CHILD_SUBREAPER。PID namespace 的設計讓它自動成為該 namespace 內所有孤兒的最終歸宿。

對照：傳統 Init vs Container Init#

Container init 是「精簡版 init」，只保留最關鍵的兩件事：reap 與 signal forwarding。這兩件事剛好是把應用塞進 PID 1 後最容易出事的地方。

為什麼這件事重要#

下一章會討論：當一般應用程式（不具備 init 責任）被當成 PID 1 跑時，會出現什麼問題。理解本章的責任清單，是理解那些問題的前提。

延伸閱讀#

• man 2 prctl（搜尋 PR_SET_CHILD_SUBREAPER）
• systemd 設計文件
• tini 專案 README：https://github.com/krallin/tini ^↗