欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!
1、面试题介绍
以前面试,面试官问了一个问题,大意是:
我们在终端中,通过执行 python main.py 命令,会启动一台前台进程直到程序结束。现在我还是想通过执行 python main.py ,启动一个后台进程,让后台进程运行我们的业务逻辑。这个时候应该怎么做呢?
回答上面这道题,需要先了解什么是前台进程和后台进程,什么是孤儿进程和僵尸进程?接下来,我们先一起看看前台进程和后台进程,以及孤儿进程和僵尸进程。最后再通过编写代码来完成面试题的需求。
2、前台进程和后台进程
2.1 什么是前台进程
在 Linux 中,前台进程是指当前正在运行的进程,它与用户交互并占用终端。当用户在终端中输入命令时,该命令所启动的进程就是前台进程。
前台进程会占用终端,直到它执行完毕或者被中断(例如按下 Ctrl+C)。在前台进程运行期间,用户可以通过键盘输入命令或者发送信号来与进程交互。
2.2 什么是后台进程
Linux 后台进程是指在终端中运行的进程,但是不会占用终端的输入输出,而是在后台运行。
在 Linux 中,可以通过在命令后面加上 & 符号来将进程放到后台运行。例如,运行命令 command & 就可以将 command 进程放到后台运行。
后台进程可以在终端关闭后继续运行,也可以同时运行多个后台进程。可以使用 jobs 命令查看当前运行的后台进程,使用 fg 命令将后台进程切换到前台运行,使用 bg 命令将前台进程切换到后台运行。
需要注意的是,后台进程在另外的终端是查看不到任何信息的,如果需要查看进程的输出信息,一般是将输出重定向到文件中,然后使用 tail 命令实时查看输出。
2.3 前台进程、后台进程如何切换
在 Linux 中,可以使用以下命令将前台进程切换到后台进程:
- 使用 Ctrl + Z 将当前正在运行的前台进程挂起。
- 使用 bg 命令将挂起的进程切换到后台运行。
使用 command & ,这样的方式是一开始就将 command 进程放到后台运行。
我们通过下面这个例子,来感受下前台进程和后台进程是如何切换的。
1、编写 test.py文件。
import os
import time
def main():
a = 1
while True:
time.sleep(1)
a += 1
print("a---->", a)
if a > 30:
break
if __name__ == '__main__':
main()
欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!
2、通过 python test.py执行程序。然后使用ctrl + Z是程序暂停到后台。注意,这个时候程序不会再往下执行了。
- 如果想程序继续往下执行,使用 bg 命令将其切换到后台运行。
- 还有一种方式是:在最开始执行命令的时候,加上 &。即python main.py &。
欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!python test.py
a----> 2
a----> 3
^Z
[1] + 1761 suspended python test.py
sample_test [master●] %
3、通过jobs命令查询后台进程。
sample_test [master●] % jobs
[1] + suspended python test.py
sample_test [master●] %
4、使用fg命令将指定的后台进程切换到前台运行。(fg %N,这里的N是 jobs返回的序号,并不是进程的PID)
欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!
sample_test [master●] % fg %1
[1] + 1761 continued python test.py
a----> 4
a----> 5
a----> 6
a----> 7
3、孤儿进程和僵尸进程
通过上面的讲解,我们知道了什么是后台进程和前台进程。接下来,我们再讲讲什么是孤儿进程和僵尸进程。
3.1 什么是孤儿进程
孤儿进程是指父进程已经结束或者异常退出,而子进程还在运行的情况下,子进程就会变成孤儿进程。孤儿进程会被操作系统的init进程接管,init进程会成为孤儿进程的新的父进程,并负责回收孤儿进程的资源,避免资源泄露和浪费。
因此一般来说,孤儿进程并不会有什么危害。
我们来看一个关于孤儿进程的例子:
在main函数中,创建子进程,然后让父进程睡眠1s,让子进程先运行打印出其进程id(pid)以及父进程id(ppid);随后子进程睡眠3s(此时会调度到父进程运行直至结束),目的是让父进程先于子进程结束,让子进程有个孤儿的状态;最后子进程再打印出其进程id(pid)以及父进程id(ppid);观察两次打印 其父进程id(ppid)的区别。
import os
import time
def main():
pid = os.fork() # 创建子进程
if pid < 0:
# 创建失败
print("fork failed!")
exit(1)
elif pid == 0: # 子进程
print("I am the child process.")
print("pid:%d, ppid:%d " % (os.getpid(), os.getppid()))
# 子进程睡眠3s,保证父进程先退出,此后子进程成为孤儿进程
time.sleep(3)
# 注意查看孤儿进程的父进程变化
print("after sleep, pid:%d, ppid:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
assert os.getppid() == 1
print("child process is exited.")
else:
print("I am father process.")
# 为保证子进程先运行,让父进程睡眠1s
time.sleep(1)
print("father process is exited.")
if __name__ == '__main__':
main()
执行结果:
运行结果表明:当父进程结束后,子进程成为了孤儿进程。因为它的父进程id(ppid)变成了1,即init进程成为该子进程的父进程了。
3.2 什么是僵尸进程
Linux 僵尸进程是指已经结束执行的进程,但是其父进程还没有对其进行处理,导致该进程的进程描述符仍然存在于系统中,这种进程被称为僵尸进程。
僵尸进程不会占用系统资源,但是如果大量的僵尸进程存在,会占用系统的进程描述符资源,导致系统进程描述符资源耗尽,从而导致系统崩溃。
为了避免僵尸进程的出现,父进程需要及时对其进行处理,可以使用 wait() 或 waitpid()等系统调用来等待子进程结束并回收其资源。另外,也可以使用信号处理机制,在父进程中注册 SIGCHLD 信号处理函数来处理子进程结束的信号。
关于僵尸进程的例子:
在main函数中,创建子进程,然后让父进程睡眠30s,让子进程先终止(注意和孤儿进程例子的区别);这里子进程结束后父进程没有调用wait/waitpid函数获取其状态,用ps查看进程状态可以看出子进程为僵尸状态。
import os
import time
def main():
pid = os.fork() # 创建子进程
if pid < 0:
# 创建失败
print("fork failed!")
exit(1)
elif pid == 0: # 子进程
print("I am the child process.I am exited.")
exit(0)
else:
print("I am father process.")
# 父进程睡眠30s等待子进程退出,且没有调用wait/waitpid获取其状态
# 子进程会成为僵尸进程
time.sleep(30)
print("father process is exited.")
if __name__ == '__main__':
main()
开一个终端,在终端是运行test.py。
在子进程结束,父进程睡眠(还没退出)的时候,再开一个终端用PS查看进程状态。
注意:
- 任何一个子进程(init除外)在exit()之后,其实它并没有真正的被销毁,而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构,等待父进程处理。这是每个子进程在结束时都要经过的阶段。
- 如果子进程在exit()之后,父进程没有来得及处理,这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时处理,可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态,但这并不等于子进程不经过僵尸状态。
- 如果父进程在子进程结束之前退出,则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。
- 如果父进程是一个循环,不会结束,那么子进程就会一直保持僵尸状态,这就是系统中有时候会有很多僵尸进程的原因。
那么如何杀死僵尸进程呢,可以查询 僵尸进程与孤儿进程 链接,来进行学习,这里就不再讲述。
3.3 总结
- 孤儿进程:父进程已亡,子进程成为孤儿,被init进程收养,由init进程对它们完成状态收集工作,因此一般没有坏的影响。
- 僵尸进程:子进程已亡,父进程没给子进程收尸,子进程成为僵尸进程,占用系统资源。
4、面试题解决方式
现在再回过头来看 面试题的要求:
在终端中执行 python main.py命令,启动后台进程来进行业务处理。
那么我们可以利用孤儿进程的特性,完成上面的需求。
1、通过 os.fork()创建子进程。
2、创建完成后,让父进程退出,子进程继续运行。
简单案例:
import os
import time
def main():
pid = os.fork() # 创建子进程
a = 0
if pid < 0:
# 创建失败
print("fork failed!")
exit(1)
elif pid == 0: # 子进程
for i in range(10):
time.sleep(1)
a += i
print("child process calculate result: %d" % a)
else:
print("I am father process.")
exit(0)
if __name__ == '__main__':
main()
sample_test [master●] % python test.py
I am father process.
10秒钟过后
sample_test [master●] % child process calculate result: 45
免责声明:本站所有文章内容,图片,视频等均是来源于用户投稿和互联网及文摘转载整编而成,不代表本站观点,不承担相关法律责任。其著作权各归其原作者或其出版社所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,侵犯到您的权益,请在线联系站长,一经查实,本站将立刻删除。 本文来自网络,若有侵权,请联系删除,如若转载,请注明出处:https://itzsg.com/36005.html