linux中的fork方法(python)

前言：

Unix/Linux操作系统提供了一个fork()系统调用，它非常特殊。普通的函数调用，调用一次，返回一次，但是fork()调用一次，返回两次，因为操作系统自动把当前进程（称为父进程）复制了一份（称为子进程），然后，分别在父进程和子进程内返回。

子进程永远返回0，而父进程返回子进程的ID。这样做的理由是，一个父进程可以fork出很多子进程，所以，父进程要记下每个子进程的ID，而子进程只需要调用getppid()就可以拿到父进程的ID。

Python的os模块封装了常见的系统调用，其中就包括fork，可以在Python程序中轻松创建子进程。

一、fork入门知识

一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，

也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。

一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都

复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

我们来看一个例子：

import os
print('Process (%s) start...' % os.getpid())
# Only works on Unix/Linux/Mac:
count = 0
pid = os.fork()
if pid == 0:print('I am child process (%s) and my parent is %s.' % (os.getpid(), os.getppid()))count += 1print("count:", count)
else:print('I (%s) just created a child process (%s).' % (os.getpid(), pid))count += 1print("count:", count)

输出：

Process (11844) start...
I (11844) just created a child process (11845).
count: 1
I am child process (11845) and my parent is 11844.
count: 1

在语句pid = os.fork()之前，只有一个进程在执行这段代码，但在这条语句之后，就变成两个进程在执行了，这两个进程的几乎完全相同，

将要执行的下一条语句都是print("pid:",pid)……
为什么两个进程的fpid不同呢，这与fork函数的特性有关。

fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：
1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；
2）在子进程中，fork返回0；

在fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，

fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

引用一位网友的话来解释fpid的值为什么在父子进程中不同:

- “其实就相当于链表，进程形成了链表，父进程的fpid(p 意味point)指向子进程的进程id,因为子进程没有子进程，所以其fpid为0.

创建新进程成功后，系统中出现两个基本完全相同的进程，这两个进程执行没有固定的先后顺序，哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。
每个进程都有一个独特（互不相同）的进程标识符（process ID），可以通过getpid（）函数获得，还有一个记录父进程pid的变量，可以通过getppid（）函数获得变量的值。
fork执行完毕后，出现两个进程，

有人说两个进程的内容完全一样啊，怎么打印的结果不一样啊，那是因为判断条件的原因，上面列举的只是进程的代码和指令，还有变量啊。

执行完fork后，进程1的变量为count=0，fpid！=0（父进程）。进程2的变量为count=0，fpid=0（子进程），这两个进程的变量都是独立的，

存在不同的地址中，不是共用的，这点要注意。可以说，我们就是通过fpid来识别和操作父子进程的。

还有人可能疑惑为什么不是从#include处开始复制代码的，这是因为fork是把进程当前的情况拷贝一份，执行fork时，进程已经执行完了int count=0;

fork只拷贝下一个要执行的代码到新的进程。

二、fork进阶知识

先看一份代码：

import os
print("i son/pa ppid pid  fpid/n")
#ppid指当前进程的父进程pid
#pid指当前进程的pid,
#fpid指fork返回给当前进程的值
for i in range(2):fpid = os.fork()if fpid == 0:print("%d child  %4d %4d %4d" % (i, os.getppid(), os.getpid(), fpid))else:print("%d parent %4d %4d %4d" % (i, os.getppid(), os.getpid(), fpid))

输出：

i son/pa ppid pid fpid/n
0 parent 12137 12333 12334
0 child 12333 12334 0
1 parent 12137 12333 12335
1 parent 12333 12334 12336
1 child 12333 12335 0
1 child 12334 12336 0

这份代码比较有意思，我们来认真分析一下：
第一步：在父进程中，指令执行到for循环中，i=0，接着执行fork，fork执行完后，系统中出现两个进程，分别是p12333和p12334

（后面我都用pxxxx表示进程id为xxxx的进程）。可以看到父进程p12333的父进程是p12334，子进程p12334的父进程正好是p12333。我们用一个链表来表示这个关系：
p12137->p12333->p12334

第一次fork后，p12333（父进程）的变量为i=0，fpid=12334（fork函数在父进程中返向子进程id），代码内容为：

for i in range(2):fpid = os.fork() # 执行完毕，i=0，fpid=12334if fpid == 0:print("%d child  %4d %4d %4d" % (i, os.getppid(), os.getpid(), fpid))else:print("%d parent %4d %4d %4d" % (i, os.getppid(), os.getpid(), fpid))

p12334（子进程）的变量为i=0，fpid=0（fork函数在子进程中返回0），代码内容为：

for i in range(2):fpid = os.fork() # 执行完毕，i=0，fpid=0if fpid == 0:print("%d child  %4d %4d %4d" % (i, os.getppid(), os.getpid(), fpid))else:print("%d parent %4d %4d %4d" % (i, os.getppid(), os.getpid(), fpid))

所以打印出来的结果是：

0 parent 12137 12333 12334
0 child 12333 12334 0

第二步：假设父进程p12333先执行，当进入下一个循环时，i=1，接着执行fork，系统中又新增一个进程p12335，对于此时的父进程，

p12137->p12333（当前进程）->p12335（被创建的子进程）。
对于子进程p12334，执行完第一次循环后，i=1，接着执行fork，系统中新增一个进程p12336，对于此进程，

p12333->p12334（当前进程）->p12336（被创建的子进程）。

从输出可以看到p12334原来是p12333的子进程，现在变成p12336的父进程。父子是相对的，这个大家应该容易理解。只要当前进程执行了fork，该进程就变成了父进程了，就打印出了parent。
所以打印出结果是：
   1 parent 12137 12333 12335
1 parent 12333 12334 12336
    第三步：第二步创建了两个进程p12335，p12336，这两个进程执行完print函数后就结束了，因为这两个进程无法进入第三次循环，无法fork，其他进程也是如此。
    以下是p12335，p123356打印出的结果：
    1 child 12333 12335 0
1 child 12334 12336 0

总结一下，这个程序执行的流程类似如下：

这个程序最终产生了3个子进程，执行过6次print（）函数。
我们再来看一份代码：

import os
print("i son/pa ppid pid  fpid/n")
#ppid指当前进程的父进程pid
#pid指当前进程的pid,
#fpid指fork返回给当前进程的值
for i in range(3):fpid = os.fork()if fpid == 0:print("son")else:print("parent")

输出：

i son/pa ppid pid fpid/n
parent
son
parent
parent
parent
parent
son
parent
son
son
parent
son

这里就不做详细解释了，只做一个大概的分析。

for i=0 1 2

father father father

son

son father

son

son father father

son

son father

son