Perl多進(jìn)程實(shí)戰(zhàn)
perl作為一種解釋性的語(yǔ)言，很受廣大系統(tǒng)管理員的歡迎，好處么就不多說(shuō)了，壞處也有不少，例如對(duì)線程的支持，就一直不咋地，所以大多數(shù)情況下，我們都需要多個(gè)進(jìn)程，來(lái)幫助我們完成工作，閑話(huà)少說(shuō)，上代碼。
#!/usr/bin/perl
# test_proc.pl
# test multi process
# create by lianming: 2009-08-12
use strict;
use warnings;
## == fork a new process ==
my $pid = fork();
if (!defined($pid)) {
print "Error in fork: $!";
exit 1;
}
if ($pid == 0) {
## == child proc ==
print "Child: My pid = $$\n";
sleep(5);
print "Child: end\n";
exit 0;
} else {
## == parent proc ==
print "Parent My pid = $$, and my child's pid = $pid\n";
sleep(5);
print "Parent: end\n";
}
exit 0;
執(zhí)行結(jié)果如下：
Child: My pid = 19481
Parent My pid = 19480, and my child's pid = 19481
（5秒鐘等待）
Child: end
Parent: end
父進(jìn)程派生子進(jìn)程，之需要一條命令，那就是fork，fork函數(shù)的返回值賦給一個(gè)變量，上例中賦給了"$pid"，接下來(lái)，就要根據(jù)$pid值的不同，來(lái)分三種情況了。
1、fork失敗的情況：這個(gè)時(shí)候，$pid處于未定義的狀態(tài)，上例中做的一個(gè)"if (!defined($pid))"的判斷，如果為真，說(shuō)明$pid未定義，fork失敗，這個(gè)時(shí)候就要打印錯(cuò)誤信息，并且退出。
2、子進(jìn)程：如果是子進(jìn)程，那么$pid的值為0，就是上例中"if ($pid == 0)"條件為真的狀況，在"$pid == 0"的時(shí)候，那就都是子進(jìn)程了，上例中，子進(jìn)程將自己的pid打出來(lái)，為19481。
3、父進(jìn)程：如果是父進(jìn)程，那么$pid的值為它派生出的子進(jìn)程的pid，也就是不為0，就是else的情況，上例中把$pid打出來(lái)，可以看到，也是 19481，就是子進(jìn)程的pid值。
這只是一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，一個(gè)父進(jìn)程派生一個(gè)子進(jìn)程，再稍微復(fù)雜一點(diǎn)，一個(gè)父進(jìn)程派生多個(gè)子進(jìn)程，代碼如下：
#!/usr/bin/perl
# test_proc_1.pl
# test multi process
# create by lianming: 2009-08-12
use strict;
use warnings;
for (my $i = 0; $i < 10; $i ++) {
## == fork a new process ==
my $pid = fork();
if (!defined($pid)) {
print "Error in fork: $!";
exit 1;
}
if ($pid == 0) {
## == child proc ==
print "Child $i : My pid = $$\n";
sleep(5);
print "Child $i : end\n";
exit 0;
}
sleep(1);
}
exit 0;
這個(gè)例子就是，父進(jìn)程執(zhí)行一個(gè)循環(huán)，每次循環(huán)都fork一個(gè)子進(jìn)程，子進(jìn)程執(zhí)行完以后退出，每次循環(huán)都等待1s，循環(huán)10次。
執(zhí)行結(jié)果如下：
Child 0 : My pid = 20499
Child 1 : My pid = 20500
Child 2 : My pid = 20501
Child 3 : My pid = 20502
Child 4 : My pid = 20503
Child 0 : end
Child 5 : My pid = 20506
Child 1 : end
Child 6 : My pid = 20507
Child 2 : end
Child 7 : My pid = 20508
Child 3 : end
Child 8 : My pid = 20509
Child 4 : end
Child 9 : My pid = 20510
Child 5 : end
[root@localhost /tmp]
# Child 6 : end
Child 7 : end
Child 8 : end
Child 9 : end
每個(gè)子進(jìn)程耗時(shí)5s，那么執(zhí)行完總共需要的是15s。
但是，這樣的代碼會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題，在執(zhí)行的過(guò)程中，可以在另外的tty上輸入ps auxf來(lái)查看當(dāng)前的進(jìn)程狀態(tài)，會(huì)發(fā)現(xiàn)類(lèi)似這樣的東東：
root 20531 0.0 0.0 8460 1704 pts/2 S+ 21:46 0:00 \_ perl test_proc_1.pl
root 20532 0.0 0.0 0 0 pts/2 Z+ 21:46 0:00 \_ [perl] <defunct>
root 20535 0.0 0.0 0 0 pts/2 Z+ 21:46 0:00 \_ [perl] <defunct>
root 20536 0.0 0.0 0 0 pts/2 Z+ 21:46 0:00 \_ [perl] <defunct>
root 20539 0.0 0.0 0 0 pts/2 Z+ 21:46 0:00 \_ [perl] <defunct>
root 20541 0.0 0.0 8460 720 pts/2 S+ 21:46 0:00 \_ perl test_proc_1.pl
root 20543 0.0 0.0 8460 720 pts/2 S+ 21:46 0:00 \_ perl test_proc_1.pl
root 20545 0.0 0.0 8460 720 pts/2 S+ 21:46 0:00 \_ perl test_proc_1.pl
root 20546 0.0 0.0 8460 720 pts/2 S+ 21:46 0:00 \_ perl test_proc_1.pl
root 20548 0.0 0.0 8460 720 pts/2 S+ 21:46 0:00 \_ perl test_proc_1.pl
有4個(gè)進(jìn)程，狀態(tài)為Z，意思就是僵尸進(jìn)程，而正常的程序，是不應(yīng)該出現(xiàn)僵尸進(jìn)程的。
正常情況下，子進(jìn)程的退出需要做兩件事情，第一，子進(jìn)程exit，發(fā)出一個(gè)信號(hào)給自己的父進(jìn)程，第二，父進(jìn)程對(duì)子進(jìn)程進(jìn)行回收，如果父進(jìn)程已經(jīng)不存在了，那子進(jìn)程會(huì)將init，也就是linux中第一個(gè)進(jìn)程作為自己的父進(jìn)程，init會(huì)代替它的父進(jìn)程對(duì)子進(jìn)程進(jìn)行回收。
我們的情況就是，子進(jìn)程已經(jīng)調(diào)用了exit，但是父進(jìn)程并沒(méi)有對(duì)它進(jìn)行回收，如果父進(jìn)程持續(xù)fork子進(jìn)程，那僵尸進(jìn)程就會(huì)越來(lái)越多，越來(lái)越多，最后會(huì)導(dǎo)致什么后果，我就不說(shuō)了。
父進(jìn)程回收子進(jìn)程的函數(shù)有兩個(gè)：
wait，和waitpid
wait函數(shù)比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有任何參數(shù)，調(diào)用以后，父進(jìn)程會(huì)停住，然后等待子進(jìn)程返回。如果沒(méi)有子進(jìn)程，返回-1
waitpid有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)為要等待的子進(jìn)程的pid值，另外一個(gè)是flag，一般來(lái)講，第一個(gè)參數(shù)為-1，意思就是等待所有的子進(jìn)程。調(diào)用方法如下：
$procid = fork();
if ($procid == 0) {
# == child process ==
print ("this line is printed first\n");
exit(0);
} else {
# == parent process ==
waitpid ($procid, 0);
print ("this line is printed last\n");
}
其實(shí)，最主要的是讓父進(jìn)程知道，什么時(shí)候才需要去回收已經(jīng)退出的子進(jìn)程，因?yàn)楦高M(jìn)程也是有很多活需要忙的。
這個(gè)可以通過(guò)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，子進(jìn)程在退出的時(shí)候，會(huì)向父進(jìn)程發(fā)送一個(gè)信號(hào)，我們只要捕獲了這個(gè)信號(hào)，就知道，有些子進(jìn)程需要回收啦。例子如下：
#!/usr/bin/perl
# test_proc_2.pl
# test multi process
# create by lianming: 2009-08-12
use strict;
use warnings;
use POSIX ":sys_wait_h";
## == number of zombies proc ==
my $zombies = 0;
my $collect;
## == get the child signal ==
$SIG{CHLD} = sub { $zombies++ };
for (my $i = 0; $i < 10; $i ++) {
## == fork a new process ==
my $pid = fork();
if (!defined($pid)) {
print "Error in fork: $!";
exit 1;
}
if ($pid == 0) {
## == child proc ==
print "Child $i : My pid = $$\n";
sleep(5);
print "Child $i : end\n";
exit 0;
}
## == if need to collect zombies ==
if ($zombies > 0) {
while (($collect = waitpid(-1, WNOHANG)) > 0) {
$zombies --;
}
}
sleep(1);
}
exit 0;
執(zhí)行結(jié)果和原先一樣：
Child 0 : My pid = 21552
Child 1 : My pid = 21553
Child 2 : My pid = 21554
Child 3 : My pid = 21555
Child 4 : My pid = 21556
Child 0 : end
Child 5 : My pid = 21558
Child 1 : end
Child 6 : My pid = 21570
Child 2 : end
Child 7 : My pid = 21572
Child 3 : end
Child 8 : My pid = 21574
Child 4 : end
Child 9 : My pid = 21575
Child 5 : end
[root@localhost /tmp]
# Child 6 : end
Child 7 : end
Child 8 : end
Child 9 : end
但是ps auxf的結(jié)果就有很大差別了：
root 21551 0.1 0.0 8280 2672 pts/2 S+ 22:06 0:00 \_ perl test_proc_2.pl
root 21558 0.0 0.0 8280 1168 pts/2 S+ 22:07 0:00 \_ perl test_proc_2.pl
root 21570 0.0 0.0 8280 1168 pts/2 S+ 22:07 0:00 \_ perl test_proc_2.pl
root 21572 0.0 0.0 8280 1168 pts/2 S+ 22:07 0:00 \_ perl test_proc_2.pl
root 21574 0.0 0.0 8280 1168 pts/2 S+ 22:07 0:00 \_ perl test_proc_2.pl
root 21575 0.0 0.0 8280 1168 pts/2 S+ 22:07 0:00 \_ perl test_proc_2.pl
僵尸進(jìn)程不會(huì)存在了。
$SIG{CHLD} = sub { $zombies++ }; 這條語(yǔ)句，其實(shí)就是捕獲了子進(jìn)程退出的時(shí)候，向父進(jìn)程發(fā)出的信號(hào)，捕獲以后，就給一個(gè)變量（$zombies）加1。
如果"$zombies"不為0的時(shí)候，那就說(shuō)明，有子進(jìn)程退出了，需要進(jìn)行回收，那父進(jìn)程就調(diào)用waidpid函數(shù)，進(jìn)行一次回收，每回收一個(gè)子進(jìn)程，就給這個(gè)變量減去1，這樣當(dāng)"$zombies"減為0的時(shí)候，就說(shuō)明所有的僵尸進(jìn)程都已經(jīng)回收了。bingo！
有的時(shí)候，我們只是執(zhí)行一定量的任務(wù)，只管fork就可以了，但是某些時(shí)候，我們有太多任務(wù)需要執(zhí)行，要一直持續(xù)的fork好多子進(jìn)程，但是我們希望把子進(jìn)程的數(shù)目控制在一個(gè)范圍內(nèi)，比如說(shuō)，我一個(gè)任務(wù)，需要有100個(gè)子進(jìn)程來(lái)執(zhí)行，但是我不能100個(gè)進(jìn)程全部fork出去，這樣太占用資源了，所以我希望把進(jìn)程數(shù)量控制在10個(gè)以?xún)?nèi)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)進(jìn)程退出以后，我再fork第11個(gè)進(jìn)程，例子如下：
#!/usr/bin/perl
# test_proc_3.pl
# test multi process
# create by lianming: 2009-08-12
use strict;
use warnings;
use POSIX ":sys_wait_h";
## == number of proc ==
my $num_proc = 0;
## == number of collected ==
my $num_collect = 0;
my $collect;
## == get the child signal ==
$SIG{CHLD} = sub { $num_proc-- };
for (my $i = 0; $i < 10; $i ++) {
## == fork a new process ==
my $pid = fork();
if (!defined($pid)) {
print "Error in fork: $!";
exit 1;
}
if ($pid == 0) {
## == child proc ==
print "Child $i : My pid = $$\n";
sleep(5);
print "Child $i : end\n";
exit 0;
}
$num_proc ++;
## == if need to collect zombies ==
if (($i-$num_proc-$num_collect) > 0) {
while (($collect = waitpid(-1, WNOHANG)) > 0) {
$num_collect ++;
}
}
do {
sleep(1);
} until ($num_proc < 3);
}
exit 0;
執(zhí)行結(jié)果如下：
Child 0 : My pid = 22641
Child 1 : My pid = 22642
Child 2 : My pid = 22643
Child 0 : end
Child 3 : My pid = 22645
Child 1 : end
Child 4 : My pid = 22647
Child 2 : end
Child 5 : My pid = 22658
Child 3 : end
Child 6 : My pid = 22660
Child 4 : end
Child 7 : My pid = 22661
Child 5 : end
Child 8 : My pid = 22663
Child 6 : end
Child 9 : My pid = 22664
Child 7 : end
[root@localhost /tmp]
# Child 8 : end
Child 9 : end
同時(shí)，看到的ps auxf的輸出如下：
root 22640 0.0 0.0 8116 2672 pts/2 S+ 22:28 0:00 \_ perl test_proc_3.pl
root 22660 0.0 0.0 0 0 pts/2 Z+ 22:29 0:00 \_ [perl] <defunct>
root 22661 0.0 0.0 8116 1168 pts/2 S+ 22:29 0:00 \_ perl test_proc_3.pl
root 22663 0.0 0.0 8116 1168 pts/2 S+ 22:29 0:00 \_ perl test_proc_3.pl
root 22664 0.0 0.0 8116 1168 pts/2 S+ 22:29 0:00 \_ perl test_proc_3.pl
第一個(gè)子進(jìn)程需要5s才能退出，如果1s執(zhí)行一次fork的話(huà)，那么同時(shí)應(yīng)該有5個(gè)子進(jìn)程，但是本例中只有三個(gè)，那就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)了對(duì)進(jìn)程數(shù)量的控制。
本例中定義了幾個(gè)變量：
$num_proc：正在活動(dòng)的進(jìn)程數(shù)量，控制在3個(gè)以?xún)?nèi)，所以在父進(jìn)程每次fork完子進(jìn)程后，都會(huì)檢查這個(gè)變量，如果超出了3個(gè)，那就等一會(huì)。當(dāng)父進(jìn)程fork了新子進(jìn)程的時(shí)候，這個(gè)數(shù)字會(huì)增加，當(dāng)子進(jìn)程退出以后，父進(jìn)程捕獲了信號(hào)，這個(gè)數(shù)字會(huì)減少。
$num_collect：已回收的進(jìn)程數(shù)量，每回收一個(gè)子進(jìn)程，變量加一。
$i：已經(jīng)fork的進(jìn)程數(shù)量。
$num_proc和$num_collect的和應(yīng)該是等于$i的，如果不等于了，那就說(shuō)明，有子進(jìn)程需要回收了。
進(jìn)程的控制還算簡(jiǎn)單吧？
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