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python中使用fork创建新的进程

fork知识入门

  python的os module中有fork()函数用于生成子进程,生成的子进程是父进程的镜像,但是它们有各自的地址空间,子进程复制一份父进程内存给自己,两个进程之间的执行是相互独立的,其执行顺序可以是不确定的、随机的、不可预测的,这点与多线程的执行顺序相似。

import os
import time

try:
    forkpid = os.fork()
    time.sleep()
    print type(forkpid)
except OSError:
    sys.exit('Unable to fork.')
           

输出如下

wayne@Z-Beatles:~/python$ python demo
<type 'int'>
<type 'int'>
           

3秒后可见fork的返回值是两个int型数值

python运行时创建进程

当python脚本运行,系统会生成一个新的进程。先看下面代码:

from time import sleep
sleep()
           

因为代码执行完后,进程就会被销毁,所以这里睡眠30秒,方便看到效果。再执行这个脚本文件:

python testfork.py &
           

加上&符号,可以让程序在后台运行,不会占用终端。输入ps -l命令查看进程,在电脑上输出如下:

F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
 S                -   wait   pts/   :: bash
 S                -   poll_s pts/   :: python
 R                -   -      pts/   :: ps
           

其中第二条记录就是刚才运行的python脚本了。

使用fork来创建一个新进程

使用fork创建一个新进程成功后,新进程会是原进程的子进程,原进程称为父进程。如果发生错误,则会抛出OSError异常。

from time import sleep
import os

try:
    pid = os.fork()
except OSError, e:
    pass

sleep()
           

运行代码后查看进程,输出如下:

F S   UID    PID   PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
 S                -   wait   pts/   :: bash
 S                -   poll_s pts/   :: python
 S                -   poll_s pts/   :: python
 R                -   -      pts/   :: ps
           

可以看出第二条python进程就是第一条的子进程。

fork进程后的程序流程

使用fork创建子进程后,子进程会复制父进程的数据信息,而后程序就分两个进程继续运行后面的程序,这也是fork(分叉)名字的含义了。在子进程内,这个方法会返回0;在父进程内,这个方法会返回子进程的编号PID。可以使用PID来区分两个进程:

import os
from time import sleep

source = 

try:
    pid = os.fork()

    if pid == :  #子进程
        source = source - 
        sleep()
        print "this is child process.source is %d" %source
    else: 
        print "this is parent process.source is %d" %source
except OSError, e:
    pass
           

上面代码中,在子进程创建前,声明了一个变量source,然后在子进程中自减1,最后打印出source的值,显然父进程打印出来的值应该为10,4秒后子进程打印出来的值应该为9。

守护进程

既然子进程是父进程创建的,那么父进程退出之后,子进程会怎么样呢?此时,子进程会被PID为1的进程接管,就是init进程了。这样子进程就不会受终端退出影响了,使用这个特性就可以创建在后台执行的程序,俗称守护进程(daemon)。

mark-守护进程

  • linux python守护进程编写
  • Python实例浅谈之五Python守护进程和脚本单例运行
  • Linux守护进程设计规范及python实现

Tips

  • fork()函数用来创建新的进程
  • os.fork() 会有两次返回值,分别是父进程和子进程的返回值
  • 在父进程中,fork返回的值是子进程的PID;
  • 子进程中,这个返回值为0
  • 子进程会复制父进程的上下文
  • 父子进程并不能确定执行顺序
  • os.getpid()返回当前进程的ID,os.getppid()返回当前进程的父进程的ID
  • os.fork() 之后,子进程一定要使用 exit() 或者 os._exit() 来退出子进程环境,建议使用 os._exit()
  • 可以使用os.waitpid(pid,0)来使父进程等待子进程执行完再执行父进程

waitpid()的使用

import os
import sys
import time 

try :
    forkPID1 = os.fork()
except OSError : # 如果操作系统不能创建进程,osfork()将会发出一个OSError异常
    sys.exit('Unable to create first child.')

if forkPID1 !=  :
    try :
        forkPID2 = os.fork() 
    except OSError :
        sys.exit('Unable to create first child.')

    if forkPID2 >  :
        print 'Parent waiting for child precesses ...\n' + \
            '\t tpid : %d , forkPID1 : %d , forkPID2 : %d' \
            % ( os.getpid() , forkPID1 , forkPID2)

        try :
            child2 = os.waitpid (forkPID2 , )[]
        except OSError :
            sys.exit("No child process with pid %d." %(forkPID2) )

        print 'Parent Child %d finished.' % child2

    elif forkPID2 ==  :
        print 'Chile2 sleeping fot 4 seconds ....\n' + \
            '\tpid : %d , forkPID1: %d , forkPID2: %d' \
            % (os.getpid() , forkPID1 , forkPID2 )
        time.sleep() #规定进程保持的休眠时间 , 以秒为单位

elif forkPID1 ==  :
    print 'Child1 sleeping for 2 seconds ....\n' + \
        '\tpid : %d , forkPID1: %d' \
        % (os.getpid() , forkPID1)
    time.sleep()
           
  • 这里的’\’为‘反斜杠’or‘续航符’

严格地讲, 在小括号, 方括号或大括号中的表达式 (如 定义一个 dictionary) 可以用或者不用续行符 (“\”) 分割成多行。甚至在不是必需的时候,也可以使用续行符,那可以让代码读起来更容易。使用续行符只是风格的问题。

3个示范输出

Parent waiting for child precesses ...
     tpid :  , forkPID1 :  , forkPID2 : 
Child1 sleeping for  seconds ....
    pid :  , forkPID1: 
Chile2 sleeping fot  seconds ....
    pid :  , forkPID1:  , forkPID2: 
Parent Child  finished.

Parent waiting for child precesses ...
     tpid :  , forkPID1 :  , forkPID2 : 
Child1 sleeping for  seconds ....
Chile2 sleeping fot  seconds ....
    pid :  , forkPID1: 
    pid :  , forkPID1:  , forkPID2: 
Parent Child  finished.

Parent waiting for child precesses ...
     tpid :  , forkPID1 :  , forkPID2 : 
Child1 sleeping for  seconds ....
    pid :  , forkPID1: 
Chile2 sleeping fot  seconds ....
    pid :  , forkPID1:  , forkPID2: 
Parent Child  finished.
           

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