linux c 多进程fork基本用法及阻塞和非阻塞方式回收

2024-06-18 22:32
文章标签 linux 用法 回收 进程 基本 方式 阻塞 fork

本文主要是介绍linux c 多进程fork基本用法及阻塞和非阻塞方式回收，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！



一、基本用法


#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>#include <iostream>using namespace std;/*  多进程的基本用法  */
int main()
{pid_t ret;if ( (ret=fork()) < 0 ){fprintf(stderr,"fork fail. ErrNo[%d],ErrMsg[%d]\n",errno,strerror(errno));}else if ( 0==ret ){fprintf(stdout,"** child  process run. pid:[%6d], ppid:[%6d],ret:[%6d]  **\n",getpid(),getppid(),ret);//exit(0);  //  可以结束掉子进程,那么程序将不会再运行最后一行的printf,原因在于:fork之后的代码父子进程都可见都会执行,通过if可以控制父子进程进行执行不同的内容,原理在于fork不同于其他函数他返回两个值,给父进程返回的是子进程的pid,给子进程自己返回的是0,失败返回 -1,于是当在if中碰到exit自然子进程就结束了}else{fprintf(stdout,"** parent process run. pid:[%6d], ppid:[%6d],ret:[%6d]  **\n",getpid(),getppid(),ret);}printf("========== last line.  pid:[%6d], ppid:[%6d],ret:[%6d] ==========\n",getpid(),getppid(),ret);
}


二、阻塞方式回收进程防止僵尸进程产生



#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>using namespace std;/*  循环创建多个进程，并通过wait阻塞的方式回收进程  */
int main()
{int p_num=5;/* 使用循环创建多个进程 */for ( int i=0; i < p_num; i++ ){int ret = 0;if ( (ret = fork()) < 0 ){fprintf(stderr,"create child process error\n");}else if ( 0 == ret ){printf("child process [%d], pid[%4d] ppid[%4d]\n",i,getpid(),getppid());sleep(i);exit(0);}}printf("main pid[%4d] ppid[%4d]\n",getpid(),getppid());/* 回收进程,否则在主程序未结束之前,子进程不回收则变成了僵尸进程(主进程结束后僵尸的子进程的父进程会变成init有init回收令系统没有僵尸进程),若主进程是常驻进程则会产生很多僵尸进程 */pid_t child_pid;int status;for ( int i=0; i< p_num; i++ ){if ( (child_pid = wait(&status)) > 0 )printf("pid[%4d] revoked, status[%d]\n",child_pid,status);elsefprintf(stderr,"wait error ErrNo[%d],ErrMsg[%s]\n",errno,strerror(errno));}/* wait()方式回收进程是阻塞式的,即wait会一直等待直到回收了进程,程序才回执行随后的代码 */printf("revoked over\n");sleep(5);printf("all over\n");
}/*
一、使用time ./a.out运行
]# time a.out
child process [0], pid[9925] ppid[9924]
child process [1], pid[9926] ppid[9924]
child process [2], pid[9927] ppid[9924]
main pid[9924] ppid[24077]
child process [3], pid[9928] ppid[9924]
child process [4], pid[9929] ppid[9924]
pid[9925] revoked, status[0]
pid[9926] revoked, status[0]
pid[9927] revoked, status[0]
pid[9928] revoked, status[0]
pid[9929] revoked, status[0]
revoked over
all overreal    0m9.013s
user    0m0.000s
sys     0m0.008s结论：1.time可以统计程序运行的时间，其中real值就是程序从调用到结束花费的时间2.子进程总共sleep时间是max(0,1,2,3,4),父进程因为是阻塞方式所以等子进程都结束后再sleep了5秒，总共9秒3.进程间是并发执行的，所以总共的sleep时间是其中的最大值，而非累加二、ps查看进程
]# ps -ef | grep -i a.out
root    9924 24077  0 16:04 pts/10   00:00:00 a.out
root    9927  9924  0 16:04 pts/10   00:00:00 a.out
root    9928  9924  0 16:04 pts/10   00:00:00 a.out
root    9929  9924  0 16:04 pts/10   00:00:00 a.out
root    9931  9508  0 16:04 pts/6    00:00:00 grep -i a.out
]# ps -ef | grep -i a.out
root    9924 24077  0 16:04 pts/10   00:00:00 a.out
root    9928  9924  0 16:04 pts/10   00:00:00 a.out
root    9929  9924  0 16:04 pts/10   00:00:00 a.out
root    9933  9508  0 16:04 pts/6    00:00:00 grep -i a.out结论：1.随着时间的推移，子进程被回收，进程数减少2.相比不回收进程的情况，在主进程的整个生命周期中没有出现僵尸进程的出现三、注释掉回收的代码运行]# time ./a.out
child process [0], pid[10591] ppid[10590]
child process [1], pid[10592] ppid[10590]
child process [2], pid[10593] ppid[10590]
child process [3], pid[10594] ppid[10590]
main pid[10590] ppid[24077]
child process [4], pid[10595] ppid[10590]
all overreal    0m5.012s
user    0m0.000s
sys     0m0.008s结论：1.相比之前的阻塞回收，本次主进程和五个子进程虽为父子关系，但在系统调用过程中是并发执行的2.故最终耗时将是父进程和子进程花费时间的最大值 5 秒四、ps查看进程]# ps -ef | grep -i a.out
root   10461 24077  0 16:12 pts/10   00:00:00 a.out
root   10462 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 [a.out] <defunct>
root   10463 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 [a.out] <defunct>
root   10464 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 [a.out] <defunct>
root   10465 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 a.out
root   10466 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 a.out
root   10468  9508  0 16:12 pts/6    00:00:00 grep -i a.out]# ps -ef | grep -i a.out
root   10461 24077  0 16:12 pts/10   00:00:00 a.out
root   10462 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 [a.out] <defunct>
root   10463 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 [a.out] <defunct>
root   10464 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 [a.out] <defunct>
root   10465 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 [a.out] <defunct>
root   10466 10461  0 16:12 pts/10   00:00:00 a.out
root   10470  9508  0 16:12 pts/6    00:00:00 grep -i a.out]# ps -ef | grep -i a.out
root   10472  9508  0 16:12 pts/6    00:00:00 grep -i a.out结论：1.不回收的情况下，在主进程未结束sleep的5秒内，子进程逐渐exit结束后变为僵尸进程(<defunct>便是僵尸进程)2.因为不同进程sleep时间不同故，随着时间推移，僵尸进程逐渐增多3.五秒后主进程结束,僵尸进程被系统init接管，init回收僵尸进程4.系统中没有一个a.out的进程了
*/



三、非阻塞方式回收进程



#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>#include <iostream>using namespace std;/**子进程退出的时候，会发送SIGCHLD信号，默认的POSIX不响应，*所以，用该函数处理SIGCHLD信号便可，同时使用signal设置处理信号量的规则(或跳转到的函数)*/
void sig_handle( int num )
{int status;pid_t pid;while( (pid = waitpid(-1,&status,WNOHANG)) > 0){if ( WIFEXITED(status) ){printf("child process revoked. pid[%6d], exit code[%d]\n",pid,WEXITSTATUS(status));}elseprintf("child process revoked.but ...\n");}
}/*  循环创建多进程，采用非阻塞方式回收进程  */
int main()
{int p_num=5;signal(SIGCHLD, sig_handle);/* 使用循环创建多个进程 */for ( int i=0; i < p_num; i++ ){pid_t ret = 0;if ( (ret = fork()) < 0 ){fprintf(stderr,"fork fail. ErrNo[%d],ErrMsg[%s]\n",errno,strerror(errno));}else if ( 0 == ret ){printf("child process [%d], pid[%6d] ppid[%6d]\n",i,getpid(),getppid());sleep(i);exit(0);}}printf("main pid[%6d] ppid[%6d]\n",getpid(),getppid());/* 不再显式，阻塞方式回收进程，子进程退出的时候，会发送SIGCHLD信号，通过signal()注册处理信号的方法 */sleep(5);printf("sleep 1 over\n");sleep(5);printf("sleep 2 over\n");sleep(5);printf("sleep 3 over\n");sleep(5);printf("sleep 4 over\n");sleep(5);printf("all over\n");
}
/*
]# time ./a.out
child process [0], pid[ 19711] ppid[ 19710]
child process [1], pid[ 19712] ppid[ 19710]
child process [2], pid[ 19713] ppid[ 19710]
main pid[ 19710] ppid[ 15683]
child process [3], pid[ 19714] ppid[ 19710]
child process [4], pid[ 19715] ppid[ 19710]
child process revoked. pid[ 19711], exit code[0]
sleep 1 over
child process revoked. pid[ 19712], exit code[0]
sleep 2 over
child process revoked. pid[ 19713], exit code[0]
sleep 3 over
child process revoked. pid[ 19714], exit code[0]
sleep 4 over
child process revoked. pid[ 19715], exit code[0]
all overreal    0m4.009s
user    0m0.000s
sys     0m0.008s1.问题:如果程序末尾只有一个sleep函数的话，信号处理完后就会结束主进程的sleep，于是主程序结束，程序最终仅回收了一个进程，故而达不到回收所有进程的目的
2.不是解决方法的方法:加了5个sleep于是，可以看到程序将五个进程都回收了
3.总结1)异步回收依靠的是信号，子进程结束会发信号SIGCHLD，系统默认不处理，我们可通过signal()自定义该信号的处理方法2)因为信号也就是中断，是不确定时间点产生的，所以没有阻塞等待的过程，等到信号发生了去处理就行，于是达到了不阻塞情况的进程回收3)信号的到达会唤醒将主进程从sleep状态唤醒，于是导致并不能回收所有进程4)由于3)的原因，需要进一步研究，今天不早了，还有事就先到这5)如果主进程是常驻进程该方法就没有问题了
4.附1)信号的可靠与不可靠只与信号值有关，与信号的发送及安装函数无关2)非实时信号都不支持排队，都是不可靠信号；实时信号都支持排队，都是可靠信号。3)
*/




四、结论非阻塞方式与阻塞方式的对比


1）阻塞方式便于流程控制，清晰易懂

2）非阻塞方式因为依靠的是信号，信号的发出和处理会唤醒主进程的sleep，这将导致假如主进程中用sleep控制程序将出现不sleep的情况。如果写上两个sleep的确可以解决不sleep的问题，但是在没有子进程回收时又多sleep了一次。

3）进程的回收主要原因是，子进程使用了return或者exit结束后，在主进程结束前，没人为已经结束的子进程收尸，子进程便成了僵尸进程。如果主进程会结束，那么这些僵尸进程将在主进程结束后由系统init为其收尸，如果主进程是常驻进程，那么可想而知，僵尸进程将越来越多，这就是进程回收的必要性。

4）经测试，所创建的子进程如果不结束，阻塞式回收进程会立即返回，错误码10，含义是没有子进程，而不是死等需要回收的子进程产生，所以，这种情况下，主进程是常驻进程，使用阻塞回收不会影响主进程的循环工作。


五、关于处理僵尸进程，感觉看下文就够了


http://www.cnblogs.com/wuchanming/p/4020463.html


或者，看这个也有点感觉的


http://www.cnblogs.com/pied/p/4441734.html


这篇关于linux c 多进程fork基本用法及阻塞和非阻塞方式回收的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1073235。

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