什么是PHP7中的孤兒進(jìn)程與僵尸進(jìn)程

第什么是PHP7中的孤兒進(jìn)程與僵尸進(jìn)程我們知道在unix/linux中，正常情況下，子進(jìn)程是通過父進(jìn)程創(chuàng)建的，子進(jìn)程在創(chuàng)建新的進(jìn)程。子進(jìn)程的結(jié)束和父進(jìn)程的運(yùn)行是一個異步過程,即父進(jìn)程永遠(yuǎn)無法預(yù)測子進(jìn)程到底什么時候結(jié)束。當(dāng)一個進(jìn)程完成它的工作終止之后，它的父進(jìn)程需要調(diào)用wait()或者waitpid()系統(tǒng)調(diào)用取得子進(jìn)程的終止?fàn)顟B(tài)。

孤兒進(jìn)程

一個父進(jìn)程退出，而它的一個或多個子進(jìn)程還在運(yùn)行，那么那些子進(jìn)程將成為孤兒進(jìn)程。孤兒進(jìn)程將被init進(jìn)程(進(jìn)程號為1)所收養(yǎng)，并由init進(jìn)程對它們完成狀態(tài)收集工作。

僵尸進(jìn)程

一個進(jìn)程使用fork創(chuàng)建子進(jìn)程，如果子進(jìn)程退出，而父進(jìn)程并沒有調(diào)用wait或waitpid獲取子進(jìn)程的狀態(tài)信息，那么子進(jìn)程的進(jìn)程描述符仍然保存在系統(tǒng)中。這種進(jìn)程稱之為僵死進(jìn)程。

問題及危害

unix提供了一種機(jī)制可以保證只要父進(jìn)程想知道子進(jìn)程結(jié)束時的狀態(tài)信息，就可以得到。這種機(jī)制就是:在每個進(jìn)程退出的時候,內(nèi)核釋放該進(jìn)程所有的資源,包括打開的文件,占用的內(nèi)存等。但是仍然為其保留一定的信息(包括進(jìn)程號theprocessID,退出狀態(tài)theterminationstatusoftheprocess,運(yùn)行時間theamountofCPUtimetakenbytheprocess等)。直到父進(jìn)程通過wait/waitpid來取時才釋放。但這樣就導(dǎo)致了問題，如果進(jìn)程不調(diào)用wait/waitpid的話，那么保留的那段信息就不會釋放，其進(jìn)程號就會一直被占用，但是系統(tǒng)所能使用的進(jìn)程號是有限的，如果大量的產(chǎn)生僵死進(jìn)程，將因?yàn)闆]有可用的進(jìn)程號而導(dǎo)致系統(tǒng)不能產(chǎn)生新的進(jìn)程.此即為僵尸進(jìn)程的危害，應(yīng)當(dāng)避免。

孤兒進(jìn)程是沒有父進(jìn)程的進(jìn)程，孤兒進(jìn)程這個重任就落到了init進(jìn)程身上，init進(jìn)程就好像是一個民政局，專門負(fù)責(zé)處理孤兒進(jìn)程的善后工作。每當(dāng)出現(xiàn)一個孤兒進(jìn)程的時候，內(nèi)核就把孤兒進(jìn)程的父進(jìn)程設(shè)置為init，而init進(jìn)程會循環(huán)地wait()它的已經(jīng)退出的子進(jìn)程。這樣，當(dāng)一個孤兒進(jìn)程凄涼地結(jié)束了其生命周期的時候，init進(jìn)程就會代表黨和政府出面處理它的一切善后工作。因此孤兒進(jìn)程并不會有什么危害。

任何一個子進(jìn)程(init除外)在exit()之后，并非馬上就消失掉，而是留下一個稱為僵尸進(jìn)程(Zombie)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，等待父進(jìn)程處理。這是每個子進(jìn)程在結(jié)束時都要經(jīng)過的階段。如果子進(jìn)程在exit()之后，父進(jìn)程沒有來得及處理，這時用ps命令就能看到子進(jìn)程的狀態(tài)是“Z”。如果父進(jìn)程能及時處理，可能用ps命令就來不及看到子進(jìn)程的僵尸狀態(tài)，但這并不等于子進(jìn)程不經(jīng)過僵尸狀態(tài)。如果父進(jìn)程在子進(jìn)程結(jié)束之前退出，則子進(jìn)程將由init接管。init將會以父進(jìn)程的身份對僵尸狀態(tài)的子進(jìn)程進(jìn)行處理。

僵尸進(jìn)程危害場景

例如有個進(jìn)程，它定期的產(chǎn)生一個子進(jìn)程，這個子進(jìn)程需要做的事情很少，做完它該做的事情之后就退出了，因此這個子進(jìn)程的生命周期很短，但是，父進(jìn)程只管生成新的子進(jìn)程，至于子進(jìn)程退出之后的事情，則一概不聞不問，這樣，系統(tǒng)運(yùn)行上一段時間之后，系統(tǒng)中就會存在很多的僵死進(jìn)程，倘若用ps命令查看的話，就會看到很多狀態(tài)為Z的進(jìn)程。嚴(yán)格地來說，僵死進(jìn)程并不是問題的根源，罪魁禍?zhǔn)资钱a(chǎn)生出大量僵死進(jìn)程的那個父進(jìn)程。因此，當(dāng)我們尋求如何消滅系統(tǒng)中大量的僵死進(jìn)程時，答案就是把產(chǎn)生大量僵死進(jìn)程的那個元兇槍斃掉（也就是通過kill發(fā)送SIGTERM或者SIGKILL信號啦）。槍斃了元兇進(jìn)程之后，它產(chǎn)生的僵死進(jìn)程就變成了孤兒進(jìn)程，這些孤兒進(jìn)程會被init進(jìn)程接管，init進(jìn)程會wait()這些孤兒進(jìn)程，釋放它們占用的系統(tǒng)進(jìn)程表中的資源，這樣，這些已經(jīng)僵死的孤兒進(jìn)程就能瞑目而去了。

孤兒進(jìn)程和僵尸進(jìn)程測試

1、孤兒進(jìn)程被init進(jìn)程收養(yǎng)

$pid=pcntl_fork();

if($pid0){

//顯示父進(jìn)程的進(jìn)程ID，這個函數(shù)可以是getmypid()，也可以用posix_getpid()

echo"FatherPID:".getmypid().PHP_EOL;

//讓父進(jìn)程停止兩秒鐘，在這兩秒內(nèi)，子進(jìn)程的父進(jìn)程ID還是這個父進(jìn)程

sleep(2);

}elseif(0==$pid){

//讓子進(jìn)程循環(huán)10次，每次睡眠1s，然后每秒鐘獲取一次子進(jìn)程的父進(jìn)程進(jìn)程ID

for($i=1;$i=10;$i++){

sleep(1);

//posix_getppid()函數(shù)的作用就是獲取當(dāng)前進(jìn)程的父進(jìn)程進(jìn)程ID

echoposix_getppid().PHP_EOL;

}else{

echo"forkerror.".PHP_EOL;

}

測試結(jié)果：

phpdaemo001.php

FatherPID:18046

18046

18046

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~/test$1

1

2、僵尸進(jìn)程和危害

執(zhí)行以下代碼phpzombie1.php

$pid=pcntl_fork();

if($pid0){

//下面這個函數(shù)可以更改php進(jìn)程的名稱

cli_set_process_title('phpfatherprocess');

//讓主進(jìn)程休息60秒鐘

sleep(60);

}elseif(0==$pid){

cli_set_process_title('phpchildprocess');

//讓子進(jìn)程休息10秒鐘，但是進(jìn)程結(jié)束后，父進(jìn)程不對子進(jìn)程做任何處理工作，這樣這個子進(jìn)程就會變成僵尸進(jìn)程

sleep(10);

}else{

exit('forkerror.'.PHP_EOL);

}

執(zhí)行結(jié)果，另外一個終端窗口

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www184580.51.220406825920pts/1S+16:340:00phpfatherprocess

www184590.00.32040686656pts/1S+16:340:00phpchildprocess

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www184580.01.220406825920pts/1S+16:340:00phpfatherprocess

www184590.00.000pts/1Z+16:340:00[php]defunct

通過執(zhí)行ps-aux命令可以看到，當(dāng)程序在前十秒內(nèi)運(yùn)行的時候，phpchildprocess的狀態(tài)列為[S+]，然而在十秒鐘過后，這個狀態(tài)變成了[Z+]，也就是變成了危害系統(tǒng)的僵尸進(jìn)程。

那么，問題來了？如何避免僵尸進(jìn)程呢？

PHP通過pcntl_wait()和pcntl_waitpid()兩個函數(shù)來幫我們解決這個問題。了解Linux系統(tǒng)編程的應(yīng)該知道，看名字就知道這其實(shí)就是PHP把C語言中的wait()和waitpid()包裝了一下。

通過代碼演示pcntl_wait()來避免僵尸進(jìn)程。

pcntl_wait()函數(shù)：

這個函數(shù)的作用就是“等待或者返回子進(jìn)程的狀態(tài)”，當(dāng)父進(jìn)程執(zhí)行了該函數(shù)后，就會阻塞掛起等待子進(jìn)程的狀態(tài)一直等到子進(jìn)程已經(jīng)由于某種原因退出或者終止。

換句話說就是如果子進(jìn)程還沒結(jié)束，那么父進(jìn)程就會一直等等等，如果子進(jìn)程已經(jīng)結(jié)束，那么父進(jìn)程就會立刻得到子進(jìn)程狀態(tài)。這個函數(shù)返回退出的子進(jìn)程的進(jìn)程ID或者失敗返回-1。

執(zhí)行以下代碼zombie2.php

$pid=pcntl_fork();

if($pid0){

//下面這個函數(shù)可以更改php進(jìn)程的名稱

cli_set_process_title('phpfatherprocess');

//返回$wait_result，就是子進(jìn)程的進(jìn)程號，如果子進(jìn)程已經(jīng)是僵尸進(jìn)程則為0

//子進(jìn)程狀態(tài)則保存在了$status參數(shù)中，可以通過pcntl_wexitstatus()等一系列函數(shù)來查看$status的狀態(tài)信息是什么

$wait_result=pcntl_wait($status);

print_r($wait_result);

print_r($status);

//讓主進(jìn)程休息60秒鐘

sleep(60);

}elseif(0==$pid){

cli_set_process_title('phpchildprocess');

//讓子進(jìn)程休息10秒鐘，但是進(jìn)程結(jié)束后，父進(jìn)程不對子進(jìn)程做任何處理工作，這樣這個子進(jìn)程就會變成僵尸進(jìn)程

sleep(10);

}else{

exit('forkerror.'.PHP_EOL);

}

在另外一個終端中通過ps-aux查看，可以看到在前十秒內(nèi)，phpchildprocess是[S+]狀態(tài)，然后十秒鐘過后進(jìn)程消失了，也就是被父進(jìn)程回收了，沒有變成僵尸進(jìn)程。

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~/test$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~/test$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www185190.51.220406825576pts/1S+16:420:00phpfatherprocess

www185200.00.32040686652pts/1S+16:420:00phpchildprocess

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~/test$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www185190.01.220406825576pts/1S+16:420:00phpfatherprocess

但是，pcntl_wait()有個很大的問題，就是阻塞。父進(jìn)程只能掛起等待子進(jìn)程結(jié)束或終止，在此期間父進(jìn)程什么都不能做，這并不符合多快好省原則，所以pcntl_waitpid()閃亮登場。pcntl_waitpid(pid,status,$option=0)的第三個參數(shù)如果設(shè)置為WNOHANG，那么父進(jìn)程不會阻塞一直等待到有子進(jìn)程退出或終止，否則將會和pcntl_wait()的表現(xiàn)類似。

修改第三個案例的代碼，但是，我們并不添加WNOHANG，演示說明pcntl_waitpid()功能：

$pid=pcntl_fork();

if($pid0){

//下面這個函數(shù)可以更改php進(jìn)程的名稱

cli_set_process_title('phpfatherprocess');

//返回值保存在$wait_result中

//$pid參數(shù)表示子進(jìn)程的進(jìn)程ID

//子進(jìn)程狀態(tài)則保存在了參數(shù)$status中

//將第三個option參數(shù)設(shè)置為常量WNOHANG，則可以避免主進(jìn)程阻塞掛起，此處父進(jìn)程將立即返回繼續(xù)往下執(zhí)行剩下的代碼

$wait_result=pcntl_waitpid($pid,$status);

var_dump($wait_result);

var_dump($status);

//讓主進(jìn)程休息60秒鐘

sleep(60);

}elseif(0==$pid){

cli_set_process_title('phpchildprocess');

//讓子進(jìn)程休息10秒鐘，但是進(jìn)程結(jié)束后，父進(jìn)程不對子進(jìn)程做任何處理工作，這樣這個子進(jìn)程就會變成僵尸進(jìn)程

sleep(10);

}else{

exit('forkerror.'.PHP_EOL);

}

下面是運(yùn)行結(jié)果，一個執(zhí)行phpzombie3.php程序的終端窗口

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~/test$phpzombie3.php

int(18586)

int(0)

^C

ctrl-c發(fā)送SIGINT信號給前臺進(jìn)程組中的所有進(jìn)程。常用于終止正在運(yùn)行的程序。

下面是ps-aux終端窗口

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www186050.31.220406825756pts/1S+16:520:00phpfatherprocess

www186060.00.32040686636pts/1S+16:520:00phpchildprocess

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www186050.11.220406825756pts/1S+16:520:00phpfatherprocess

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp

www186050.01.220406825756pts/1S+16:520:00phpfatherprocess

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|php-fpm"|grepphp//ctrl-c后不再被阻塞

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$

實(shí)際上可以看到主進(jìn)程是被阻塞的，一直到第十秒子進(jìn)程退出了，父進(jìn)程不再阻塞

修改第四段代碼，添加第三個參數(shù)WNOHANG，代碼如下：

$pid=pcntl_fork();

if($pid0){

//下面這個函數(shù)可以更改php進(jìn)程的名稱

cli_set_process_title('phpfatherprocess');

//返回值保存在$wait_result中

//$pid參數(shù)表示子進(jìn)程的進(jìn)程ID

//子進(jìn)程狀態(tài)則保存在了參數(shù)$status中

//將第三個option參數(shù)設(shè)置為常量WNOHANG，則可以避免主進(jìn)程阻塞掛起，此處父進(jìn)程將立即返回繼續(xù)往下執(zhí)行剩下的代碼

$wait_result=pcntl_waitpid($pid,$status,WNOHANG);

var_dump($wait_result);

var_dump($status);

echo"不阻塞，運(yùn)行到這里".PHP_EOL;

//讓主進(jìn)程休息60秒鐘

sleep(60);

}elseif(0==$pid){

cli_set_process_title('phpchildprocess');

//讓子進(jìn)程休息10秒鐘，但是進(jìn)程結(jié)束后，父進(jìn)程不對子進(jìn)程做任何處理工作，這樣這個子進(jìn)程就會變成僵尸進(jìn)程

sleep(10);

}else{

exit('forkerror.'.PHP_EOL);

}

執(zhí)行phpzombie4.php

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~/test$phpzombie4.php

int(0)

int(0)

不阻塞，運(yùn)行到這里

另一個ps-aux終端窗口

www@iZ2zec3dge6rwz2uw4tveuZ:~$ps-aux|grep-v"grep\|nginx\|