Python並發編程—fork的使用

基於fork的多進程編程

fork使用

pid = os.fork()
功能： 創建新的進程
返回值：整數，如果創建進程失敗返回一個負數，如果成功則在原有進程中返回新進程的PID，在新進程中返回0

注意：

• 子進程會復制父進程全部內存空間，從fork下一句開始執行。
• 父子進程各自獨立運行，運行順序不一定。
• 利用父子進程fork返回值的區別，配合if結構讓父子進程執行不同的內容幾乎是固定搭配。
• 父子進程有各自特有特征比如PID PCB 命令集等。
• 父進程fork之前開辟的空間子進程同樣擁有，父子進程對各自空間的操作不會相互影響。

import os
from time import sleep

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Create process failed")
elif pid == 0:
  os._exit(0)
  sleep(3)
  print("New process")
else:
  sleep(5)
  print("Old process")

print("Fork test end")

import os
from time import sleep

print("=========================")
a = 1

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Create process failed")
elif pid == 0:
  print("New process")
  print("a = ",a)
  a = 10000
else:
  sleep(1)
  print("Old process")
  print("a:",a)

print("All a = ",a)

進程相關函數

os.getpid()

• 功能： 獲取一個進程的PID值
• 返回值： 返回當前進程的PID

os.getppid()

• 功能： 獲取父進程的PID號
• 返回值： 返回父進程PID

# 獲取pid值

import os
import time

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Error")
elif pid == 0:
  time.sleep(1)
  print("Child PID:",os.getpid())
  print("Get parent PID:",os.getppid())
else:
  print("Get child PID:",pid)
  print("Parent PID:",os.getpid())

os._exit(status)

• 功能: 結束一個進程
• 參數：進程的終止狀態

sys.exit([status])

• 功能：退出進程
• 參數：整數 表示退出狀態
• 字符串 表示退出時打印內容

import os
import sys

# os._exit(1)
sys.exit("退出進程")

print("Process exit")

孤兒和僵屍

1.孤兒進程 ： 父進程先於子進程退出，此時子進程成為孤兒進程。

特點： 孤兒進程會被系統進程收養，此時系統進程就會成為孤兒進程新的父進程，孤兒進程退出該進程會自動處理。

2.僵屍進程 ： 子進程先於父進程退出，父進程又沒有處理子進程的退出狀態，此時子進程就會稱為僵屍進程。

特點： 僵屍進程雖然結束，但是會存留部分PCB在內存中，大量的僵屍進程會浪費系統的內存資源。

3.如何避免僵屍進程產生

1）使用wait函數處理子進程退出

```		
pid,status = os.wait()
功能：在父進程中阻塞等待處理子進程退出
返回值： pid  退出的子進程的PID
　　　　status  子進程退出狀態	
```

import os

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Error")
elif pid == 0:
  print("Child process",os.getpid())
  os._exit(3)
else:
  p,status = os.wait()  # 阻塞等待子進程退出
  print("p : ",p)
  # 還原退出狀態
  print("status:",os.WEXITSTATUS(status))
  while True:
    pass

 

2）創建二級子進程處理僵屍

1. 父進程創建子進程，等待回收子進程
2. 子進程創建二級子進程然后退出
3. 二級子進程稱為孤兒，和原來父進程一同執行事件

import os
from time import sleep

def f1():
  for i in range(4):
    sleep(2)
    print("寫代碼")

def f2():
  for i in range(5):
    sleep(1)
    print("測代碼")

pid = os.fork()
if pid < 0:
  print("Error")
elif pid == 0:
  p = os.fork()  # 二級子進程
  if p == 0:
    f2()
  else:
    os._exit(0)  # 一級子進程退出
else:
  os.wait() # 等一級子進程退出
  f1()

3）通過信號處理子進程退出

原理： 子進程退出時會發送信號給父進程，如果父進程忽略子進程信號，則系統就會自動處理子進程退出。

方法： 使用signal模塊在父進程創建子進程前寫如下語句 ：

import signal
signal.signal(signal.SIGCHLD,signal.SIG_IGN) 

特點 ： 非阻塞，不會影響父進程運行。可以處理所有子進程退出

import signal
import os

# 子進程退出時父進程會忽略,此時子進程自動由系統處理
signal.signal(signal.SIGCHLD,signal.SIG_IGN)

pid = os.fork()

if pid < 0:
  pass
elif pid == 0:
  print("Child pid:",os.getpid())
else:
  while True:
    pass