Python并发编程—fork的使用

Posted 2021-12-28 maplethefox

基于fork的多进程编程

fork使用

pid = os.fork()
功能： 创建新的进程
返回值：整数，如果创建进程失败返回一个负数，如果成功则在原有进程中返回新进程的PID，在新进程中返回0

注意：

• 子进程会复制父进程全部内存空间，从fork下一句开始执行。
• 父子进程各自独立运行，运行顺序不一定。
• 利用父子进程fork返回值的区别，配合if结构让父子进程执行不同的内容几乎是固定搭配。
• 父子进程有各自特有特征比如PID PCB 命令集等。
• 父进程fork之前开辟的空间子进程同样拥有，父子进程对各自空间的操作不会相互影响。

 1 import os
 2 from time import sleep
 3 
 4 pid = os.fork()
 5 
 6 if pid < 0:
 7   print("Create process failed")
 8 elif pid == 0:
 9   os._exit(0)
10   sleep(3)
11   print("New process")
12 else:
13   sleep(5)
14   print("Old process")
15 
16 print("Fork test end")

基于fork的进程创建演示1

 1 import os
 2 from time import sleep
 3 
 4 print("=========================")
 5 a = 1
 6 
 7 pid = os.fork()
 8 
 9 if pid < 0:
10   print("Create process failed")
11 elif pid == 0:
12   print("New process")
13   print("a = ",a)
14   a = 10000
15 else:
16   sleep(1)
17   print("Old process")
18   print("a:",a)
19 
20 print("All a = ",a)

基于fork的进程创建演示2

进程相关函数

os.getpid()

• 功能： 获取一个进程的PID值
• 返回值： 返回当前进程的PID

os.getppid()

• 功能： 获取父进程的PID号
• 返回值： 返回父进程PID

 1 # 获取pid值
 2 
 3 import os
 4 import time
 5 
 6 pid = os.fork()
 7 
 8 if pid < 0:
 9   print("Error")
10 elif pid == 0:
11   time.sleep(1)
12   print("Child PID:",os.getpid())
13   print("Get parent PID:",os.getppid())
14 else:
15   print("Get child PID:",pid)
16   print("Parent PID:",os.getpid())

get_pid

os._exit(status)

• 功能: 结束一个进程
• 参数：进程的终止状态

sys.exit([status])

• 功能：退出进程
• 参数：整数 表示退出状态
• 字符串 表示退出时打印内容

1 import os
2 import sys
3 
4 # os._exit(1)
5 sys.exit("退出进程")
6 
7 print("Process exit")

exit

孤儿和僵尸

1.孤儿进程 ： 父进程先于子进程退出，此时子进程成为孤儿进程。

特点： 孤儿进程会被系统进程收养，此时系统进程就会成为孤儿进程新的父进程，孤儿进程退出该进程会自动处理。

2.僵尸进程 ： 子进程先于父进程退出，父进程又没有处理子进程的退出状态，此时子进程就会称为僵尸进程。

特点： 僵尸进程虽然结束，但是会存留部分PCB在内存中，大量的僵尸进程会浪费系统的内存资源。

3.如何避免僵尸进程产生

1）使用wait函数处理子进程退出

```		
pid,status = os.wait()
功能：在父进程中阻塞等待处理子进程退出
返回值： pid  退出的子进程的PID
　　　　status  子进程退出状态	
```

 1 import os
 2 
 3 pid = os.fork()
 4 
 5 if pid < 0:
 6   print("Error")
 7 elif pid == 0:
 8   print("Child process",os.getpid())
 9   os._exit(3)
10 else:
11   p,status = os.wait()  # 阻塞等待子进程退出
12   print("p : ",p)
13   # 还原退出状态
14   print("status:",os.WEXITSTATUS(status))
15   while True:
16     pass

wait 处理僵尸

 

2）创建二级子进程处理僵尸

1. 父进程创建子进程，等待回收子进程
2. 子进程创建二级子进程然后退出
3. 二级子进程称为孤儿，和原来父进程一同执行事件

 1 import os
 2 from time import sleep
 3 
 4 def f1():
 5   for i in range(4):
 6     sleep(2)
 7     print("写代码")
 8 
 9 def f2():
10   for i in range(5):
11     sleep(1)
12     print("测代码")
13 
14 pid = os.fork()
15 if pid < 0:
16   print("Error")
17 elif pid == 0:
18   p = os.fork()  # 二级子进程
19   if p == 0:
20     f2()
21   else:
22     os._exit(0)  # 一级子进程退出
23 else:
24   os.wait() # 等一级子进程退出
25   f1()

二级子进程处理僵尸

3）通过信号处理子进程退出

原理： 子进程退出时会发送信号给父进程，如果父进程忽略子进程信号，则系统就会自动处理子进程退出。

方法： 使用signal模块在父进程创建子进程前写如下语句 ：

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

特点 ： 非阻塞，不会影响父进程运行。可以处理所有子进程退出

 1 import signal
 2 import os
 3 
 4 # 子进程退出时父进程会忽略,此时子进程自动由系统处理
 5 signal.signal(signal.SIGCHLD,signal.SIG_IGN)
 6 
 7 pid = os.fork()
 8 
 9 if pid < 0:
10   pass
11 elif pid == 0:
12   print("Child pid:",os.getpid())
13 else:
14   while True:
15     pass

信号方法处理僵尸进程