Perl fork

最新推荐文章于 2022-06-16 14:57:05 发布

zy12805

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转自：http://blog.youkuaiyun.com/politefish/article/details/5567207

首先说说 fork函数。这个函数用来创建一个进程，不过创建方法有些不太好理解。先看下面的程序fork-test.pl。我是用perl写的，不过相同的功能也可以用 C 来完成。

#!/usr/bin/perl
#------------------------------------
# fork-test.pl
print "Program started, pid=$$./n";
if ($child_pid = fork()) {
print "I'm parent, my pid=$$, child'spid=$child_pid./n";
} else {
print "I'm child, pid=$$./n";
}

运行之后显示下面的结果。

Program started, pid=8934.
I'm child, pid=8935.
I'm parent, my pid=8934, child's pid=8935.

为什么 I'm child 和 I'm parent 都会被显示？这是因为 fork 调用时，当前的进程会从 fork的位置一分为二，fork 对两个进程的返回值不同。在父进程中 fork 返回子进程(即另一个进程)的进程id，而在子进程中 fork返回 0。上例的执行过程如下图。
fork-test.png

上例中执行到 Program started 时，只有一个进程 8934，而执行到 fork 时，进程分为两个，父进程为8934，子进程为 8935。接下来父进程执行 if 分支，输入“I'm parent..”，而子进程执行 else 分支，输出“I'm child”。
SIGCHLD信号和僵尸进程

首先说说什么是僵尸进程(zombie process)。我们知道 Linux 使用进程表来管理进程，每个进程都在进程表中占据一个位置。当我们用 fork 生成一个子进程，然后该子进程退出时，系统不会自动回收该子进程所占位置。此时虽然进程表中有这个子进程的信息，但实际上该子进程早已结束，于是这个进程就成了“僵尸进程”。

僵尸进程虽然不占用系统资源，但是它会浪费进程表的位置。如果僵尸进程太多，有可能会导致不能创建新进程。下面的例子zombie-test.pl 演示了如何创建僵尸进程：

#!/usr/bin/perl
#------------------------------------
# zombie-test.pl

sub child {
print "I'm child, pid=$$./n";
}

while (1) {
if (fork() == 0) {
   &child;   # 如果当前进程是子进程，则执行 child 函数
exit;     # 并退出
} else {
    sleep5;   # 如果是父进程，则睡眠 5 秒
}
}

该程序每隔 5 秒创建一个子进程，子进程输出一行文字后退出。执行该程序片刻之后，从其他终端用 ps -ef 命令可以看到进程状态。标有 < defunct >的就是僵尸进程。

charlee 11687 10870 0 02:01pts/1   00:00:00 /usr/bin/perl perl/zombie-test.pl
charlee 11688 11687 0 02:01pts/1   00:00:00 [zombie-test.pl]< defunct >

charlee 1169111687 0 02:01pts/1 00:00:00 [zombie-test.pl]< defunct >

charlee 1169511687 0 02:01pts/1 00:00:00 [zombie-test.pl]< defunct >

如何避免僵尸进程？当子进程结束时，系统会向父进程发送 SIGCHLD 信号。父进程只要在处理这个信号时回收子进程占用的资源即可。
利用 waitpid 回收僵尸进程

一个方法就是在父进程中利用 waitpid 函数。该函数回收指定进程的资源，并返回已结束进程的进程id。若指定进程不存在，则返回-1。我们可以通过调用 waitpid(-1, WNOHANG) 来回收所有子进程。 Perl 提供了全局变量%SIG，只要设置该变量即可安装信号处理程序。下面的 waitpid_test1.pl演示了使用方法。完整的代码可以从本文的附件中下载。

use POSIX ":sys_wait_h";
$SIG{CHLD} = /&REAPER;
sub REAPER {
my $pid;
while (($pid = waitpid(-1, WNOHANG)) > 0){
    #进行一些处理
}
}

执行这个程序并用 ps -ef 查看进程，可以发现僵尸进程不再出现了。

不过上面这个程序有个问题。Linux的信号是不能排队的，如果信号到达进程时进程不能接收该信号，这个信号就会丢失。 REAPER中包含比较耗时的 while 循环，如果在 REAPER 执行过程中发生 SIGCHLD 信号，这个信号就会丢失。为了避免这种情况，我们可以尽量减少信号处理的执行时间。参考下面的 waitpid_test2.pl。

our $zombies =0;                # 记录系统中僵尸进程的数目
$SIG{CHLD} = sub { $zombies++ }; #信号处理程序中仅仅统计僵尸进程数目

# 主程序
while (1) {
if (fork() == 0) {
   &child;   # 如果当前进程是子进程，则执行 child 函数
exit;     # 并退出
} else {
    &REAPERif $zombies;
    sleep5;   # 如果是父进程，则睡眠 5 秒
}
}

实际上，waitpid_test2.pl 并不能及时回收结束的子进程—— 由于 REAPER在主程序中执行，如果子进程结束时主程序尚未执行到 REAPER 一行，那么系统中可能会出现相当数量的僵尸进程，直到主程序执行REAPER 为止。不过一般情况下这种方法已经足够用了。
忽略 SIGCHLD 回收僵尸进程

另一个比较简单的方法就是直接忽略 SIGCHLD 信号，系统会自动回收结束的子进程。参见下面的ignore_sigchld_test.pl。

$SIG{CHLD} = 'IGNORE'; # 忽略 SIGCHLD 信号

与前面的 waitpid 方法相比，此方法虽然方便，但缺点就是父进程无法在子进程结束时做些处理。可根据实际需要选择最合适的方法。

本文源代码下载 attachperl-source.zip

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#!/usr/bin/perl
#------------------------------------
# ignore_sigchld_test.pl
$SIG{CHLD} = 'IGNORE'; # 忽略 SIGCHLD 信号

sub child {
print "I'm child, pid=$$./n";
}

while (1) {
if (fork() == 0) {
&child;   # 如果当前进程是子进程，则执行 child 函数
exit;     # 并退出
} else {
sleep 5;   # 如果是父进程，则睡眠 5 秒
}
}
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