python3 多进程 multiprocessing对僵尸进程的处理

之所以想写这么一篇博客，是在学TCP/IP网络编程时，讲到多进程服务器的构建时，父进程需要对子进程进行处理，不然的话会产生一堆的僵尸进程，最后会危害整个系统。然后想到我之前写的爬虫，Dwonloader使用的就是多进程的方式来并发下载数据。在Downloader中，我的做法是凑够一定数量的请求，然后开启一个进程，让这个进程去处理这堆请求。而我只开启了进程，并没有去管理这些进程，突然有点心慌慌，这个bug可能会让我的系统崩溃。

代码一

将Downloader的代码抽象出来，会是如下所示：

import multiprocessing as mp
import os
import timedef work():print ("os.pid is ", os.getpid())if __name__ == '__main__':print ("parent ", os.getpid())while True:p = mp.Process(target = work)p.start()time.sleep(1)

主进程的while(True)表示源源不断的的请求，其中的sleep是为了不太快产生大量进程，work就是负责处理请求的进程。
代码非常简单，原本以为，这样跑那么一会儿，会产生一大摞的僵尸进程。但查看了系统的进程后，发现如下图所示，并没有产生大量的僵尸进程丫。

从图中可以看出，每次都仅仅只有一个僵尸进程，再次查看的时候，会发现其已经被解决掉了，换成了另一个僵尸进程。顿时就有点凌乱了。

代码二

所以尝试用C写了另一段代码，如下

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>int main()
{pid_t pid;while (1){pid = fork();if (pid < 0){puts("fock error");exit(1);}else if(pid == 0){printf("I am a Child Process, pid is %d.\n", getpid());sleep(1);exit(1);}elsesleep(3);}return 0;
}

这段代码却能够产生一大堆的僵尸进程，如下图所示：

如图，可以发现确实是产生了大量的僵尸代码。

代码三

所以初步我是怀疑python会自动的对僵尸进程进行清理，所以就顺手又写了下面的代码。然而问题又出乎我的意料。

from multiprocessing import Process
import os
import timedef run():print ("pid is ", os.getpid())p = Process(target = run)
p.start()
time.sleep(100)

这段代码，产生了一个僵尸进程，一直卡在那里，并没有被清理掉。如下图：

原因

这个问题困扰了我一天，然后放到segmentfault上问了下，也算是找到了正确答案，所以在此记录下来。
结论是，multiprocessing确实会自动的对僵尸进程进行处理，python真的就是方便，很多细节的东西各种第三方的库就已经帮你考虑好了，我们只需要去解决逻辑问题就可以了。
Process这个类继承于BaseProcess，该文件位于Lib\multiprocessing\process.py.
子进程的start方法代码如下

    _children = set()def start(self):'''Start child process'''assert self._popen is None, 'cannot start a process twice'assert self._parent_pid == os.getpid(), \'can only start a process object created by current process'assert not _current_process._config.get('daemon'), \'daemonic processes are not allowed to have children'_cleanup()self._popen = self._Popen(self)self._sentinel = self._popen.sentinel_children.add(self)

代码中的_children是一个集合，其中包含的就是父进程所产生的子进程集合，保存着所有BaseProcess实例，该函数最后的_children.add(self)将当前进程对方（即所创建的子进程）添加到集合中。
注意到其中的_cleanup()函数，这个函数就是用于清理僵尸进程的关键函数了。

def _cleanup():# check for processes which have finishedfor p in list(_children):if p._popen.poll() is not None:_children.discard(p)

初步看这个函数，实现非常的简单。刚开始看这个函数的时候，感觉仅仅是将该子进程从子进程集合中删去，并没有对其进行处理工作。后来在回答者的提示下找到了原因，处理的工作是在poll函数中进行的，处理完了再将其删除。
所以我们找到multiprossing/popen_fork.py这个问题，该文件中的Popen有着该函数的实现，代码如下：

    def poll(self, flag=os.WNOHANG):if self.returncode is None:while True:try:pid, sts = os.waitpid(self.pid, flag)except OSError as e:# Child process not yet created. See #1731717# e.errno == errno.ECHILD == 10return Noneelse:breakif pid == self.pid:#如果进程由于信号而退出，则返回True，否则返回False。if os.WIFSIGNALED(sts):# 返回导致进程退出的信号，这里不是很理解为什么要返回一个相反数self.returncode = -os.WTERMSIG(sts)else:#如果进程是以exit()方式退出的，则返回True，否则返回False。assert os.WIFEXITED(sts)#返回exit退出时候的调用的参数，否则返回值是未定义的self.returncode = os.WEXITSTATUS(sts)return self.returncode

其中关于python中os模块的各类参数作用，可以参考这篇博客，讲的也是比较透彻清楚。

对于_children中的每一个进程，都会调用该函数进行处理。在该函数的pid, sts = os.waitpid(self.pid, flag)，因为flag设置为os.WNOHANG，所以会不阻塞的判断该进程时候已经死亡。如果该进程没死亡，直接就返回一个None。否则会返回其返回码。但是该返回码在我们这里并没有什么太大价值，我们知道其已经死亡就可以。

剩余问题

对于该问题，目前来看应该是全部解决了。但是不小心将代码二的代码改成如下所示

from multiprocessing import Process
import os
import timedef run():print ("pid is ", os.getpid())print ("parent pid is ", os.getpid())
p = Process(target = run)
p.start()
time.sleep(3)
p1 = Process(target = run)
p1.start()
time.sleep(3)
p2 = Process(target = run)
p2.start()
time.sleep(3)
time.sleep(100)

如果调用子进程后不使用sleep函数，最后会得到三个僵尸进程，但是调用了sleep，前两个僵尸进程都会被清理，剩下最后一个子进程成为僵尸进程。
这个问题我觉得应该跟sleep的实现方式有关，所以有空自己再去看看源代码，看看能不能折腾出结果吧

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