并发编程之僵尸进程、孤儿进程和守护进程
僵尸进程（有害）
什么是僵尸进程
僵尸进程是指一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。
通俗来说，僵尸进程是指完成了自己的任务,但父进程没有正确地释放它所占用的系统资源
详解如下
我们知道在unix/linux中，正常情况下子进程是通过父进程创建的，子进程在创建新的进程。子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程到底什么时候结束，如果子进程一结束就立刻回收其全部资源，那么在父进程内将无法获取子进程的状态信息。
因此，UNIX提供了一种机制可以保证父进程可以在任意时刻获取子进程结束时的状态信息：
1、在每个进程退出的时候，内核释放该进程所有的资源，包括打开的文件，占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息（包括进程号the process ID，退出状态the termination status of the process，运行时间the amount of CPU time taken by the process等）
2、直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放. 但这样就导致了问题，如果进程不调用wait / waitpid的话，那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵死进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程. 此即为僵尸进程的危害，应当避免。
任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，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。
僵尸进程危害场景
例如有个进程，它定期的产 生一个子进程，这个子进程需要做的事情很少，做完它该做的事情之后就退出了，因此这个子进程的生命周期很短，但是，父进程只管生成新的子进程，至于子进程 退出之后的事情，则一概不闻不问，这样，系统运行上一段时间之后，系统中就会存在很多的僵死进程，倘若用ps命令查看的话，就会看到很多状态为Z的进程。 严格地来说，僵死进程并不是问题的根源，罪魁祸首是产生出大量僵死进程的那个父进程。因此，当我们寻求如何消灭系统中大量的僵死进程时，答案就是把产生大 量僵死进程的那个元凶枪毙掉（也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号啦）。枪毙了元凶进程之后，它产生的僵死进程就变成了孤儿进 程，这些孤儿进程会被init进程接管，init进程会wait()这些孤儿进程，释放它们占用的系统进程表中的资源，这样，这些已经僵死的孤儿进程 就能瞑目而去了。
1、产生僵尸进程的程序test.py内容如下
from multiprocessing import Process
import time,os
def run():
print('子',os.getpid())
if __name__ == '__main__':
p=Process(target=run)
p.start()
print('主',os.getpid())
time.sleep(1000)
2、在unix或linux系统上执行
[root@vm172-31-0-19 ~]# python3 test.py &
[1] 18652
[root@vm172-31-0-19 ~]# 主 18652
子 18653
[root@vm172-31-0-19 ~]# ps aux |grep Z
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 18653 0.0 0.0 0 0 pts/0 Z 20:02 0:00 [python3] <defunct> #出现僵尸进程
root 18656 0.0 0.0 112648 952 pts/0 S+ 20:02 0:00 grep --color=auto Z
[root@vm172-31-0-19 ~]# top #执行top命令发现1zombie
top - 20:03:42 up 31 min, 3 users, load average: 0.01, 0.06, 0.12
Tasks: 93 total, 2 running, 90 sleeping, 0 stopped, 1 zombie
%Cpu(s): 0.0 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 1016884 total, 97184 free, 70848 used, 848852 buff/cache
KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 782540 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
root 20 0 29788 1256 988 S 0.3 0.1 0:01.50 elfin
3、等待父进程正常结束后会调用wait／waitpid去回收僵尸进程
但如果父进程是一个死循环，永远不会结束，那么该僵尸进程就会一直存在，僵尸进程过多，就是有害的
解决方法
解决方法一：杀死父进程
解决方法二：对开启的子进程应该记得使用join，join会回收僵尸进程
参考python2源码注释
class Process(object):
def join(self, timeout=None):
'''
Wait until child process terminates
'''
assert self._parent_pid == os.getpid(), 'can only join a child process'
assert self._popen is not None, 'can only join a started process'
res = self._popen.wait(timeout)
if res is not None:
_current_process._children.discard(self)
join方法中调用了wait，告诉系统释放僵尸进程。discard为从自己的children中剔除
解决办法三：信号机制
原文链接：https://blog.csdn.net/u010571844/article/details/50419798
python 中使用import signal就可以导入模块了
signal(参数一,参数二)
参数一：我们要进行处理的信号。系统的信号我们可以再终端键入 kill -l查看(共64个)。其实这些信号时系统定义的宏。
参数二：我们处理的方式（是系统默认还是忽略还是捕获）。可以写一个handdle函数来处理我们捕获的信号。
SIGCHLD信号
子进程结束时, 父进程会收到这个信号。
如果父进程没有处理这个信号，也没有等待(wait)子进程，子进程虽然终止，但是还会在内核进程表中占有表项，这时的子进程称为僵尸进程。这种情 况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号，或者捕捉它，或者wait它派生的子进程，或者父进程先终止，这时子进程的终止自动由init进程 来接管)。
SIG_ING
忽略的意思
使用signal(SIGCHLD, SIG_IGN)处理僵尸进程
通过signal(SIGCHLD, SIG_IGN)通知内核对子进程的结束不关心，由内核回收。如果不想让父进程挂起，可以在父进程中加入一条语句：signal(SIGCHLD,SIG_IGN);表示父进程忽略SIGCHLD信号，该信号是子进程退出的时候向父进程发送的。## SIGCHLD信号
子进程结束时, 父进程会收到这个信号。
如果父进程没有处理这个信号，也没有等待(wait)子进程，子进程虽然终止，但是还会在内核进程表中占有表项，这时的子进程称为僵尸进程。这种情 况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号，或者捕捉它，或者wait它派生的子进程，或者父进程先终止，这时子进程的终止自动由init进程 来接管)。
使用signal(SIGCHLD, SIG_IGN)处理僵尸进程
通过signal(SIGCHLD, SIG_IGN)通知内核对子进程的结束不关心，由内核回收。如果不想让父进程挂起，可以在父进程中加入一条语句：signal(SIGCHLD,SIG_IGN);表示父进程忽略SIGCHLD信号，该信号是子进程退出的时候向父进程发送的。
问题
from multiprocessing import Process
import time,os
def task():
print('%s is running' %os.getpid())
time.sleep(3)
if __name__ == '__main__':
p=Process(target=task)
p.start()
p.join() # 等待进程p结束后，join函数内部会发送系统调用wait，去告诉操作系统回收掉进程p的id号
print(p.pid) #？？？此时能否看到子进程p的id号
print('主')
答案
#答案：可以
#分析：
p.join()是像操作系统发送请求，告知操作系统p的id号不需要再占用了，回收就可以，
此时在父进程内还可以看到p.pid,但此时的p.pid是一个无意义的id号，因为操作系统已经将该编号回收
打个比方：
我党相当于操作系统，控制着整个中国的硬件，每个人相当于一个进程，每个人都需要跟我党申请一个身份证号
该号码就相当于进程的pid，人死后应该到我党那里注销身份证号，p.join()就相当于要求我党回收身份证号，但p的家人（相当于主进程）
仍然持有p的身份证，但此刻的身份证已经没有意义
孤儿进程（无害)
孤儿进程：一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。
通俗来说，孤儿进程是指子进程存货，父进程意外死亡。
孤儿进程是没有父进程的进程，孤儿进程这个重任就落到了init进程身上，init进程就好像是一个民政局，专门负责处理孤儿进程的善后工作。每当出现一个孤儿进程的时候，内核就把孤 儿进程的父进程设置为init，而init进程会循环地wait()它的已经退出的子进程。这样，当一个孤儿进程凄凉地结束了其生命周期的时候，init进程就会代表党和政府出面处理它的一切善后工作。因此孤儿进程并不会有什么危害。
我们来测试一下（创建完子进程后，主进程所在的这个脚本就退出了，当父进程先于子进程结束时，子进程会被init收养，成为孤儿进程，而非僵尸进程）
import os
import sys
import time
pid = os.getpid()
ppid = os.getppid()
print 'im father', 'pid', pid, 'ppid', ppid
pid = os.fork()
#执行pid=os.fork()则会生成一个子进程
#返回值pid有两种值：
# 如果返回的pid值为0，表示在子进程当中
# 如果返回的pid值>0，表示在父进程当中
if pid > 0:
print 'father died..'
sys.exit(0)
# 保证主线程退出完毕
time.sleep(1)
print 'im child', os.getpid(), os.getppid()
执行文件，输出结果：
# im father pid 32515 ppid 32015
# father died..
# im child 32516 1
子进程已经被pid为1的init进程接收了，所以僵尸进程在这种情况下是不存在的，存在只有孤儿进程而已，孤儿进程声明周期结束自然会被init来销毁。
守护进程
守护进程(daemon)是一种生存周期很长的进程。它们通常在系统引导时启动，在系统关闭时终止。守护进程是没有终端的，它们一直在后台运行。
守护进程deameon的两个好处：
（1）开机自动启动，不占用终端
（2）关闭进程，仍然运行
守护进程编程规则
如果需要编写进程守护程序，则需要遵循一些基本规则，具体如下：
（1）调用umask将文件模式创建屏蔽字设置为一个指定值。因为守护进程如果要创建文件，那么该文件必须指定权限，确保文件权限是自己期望的。
（2）调用fork，然后使父进程exit，这是使得守护进程不关联终端的前提条件。另外，如果守护进程从终端命令行启动，那么父进程exit会使得shell认为该命令执行完毕从而正常返回。
（3）调用setsid创建新会话，并丢掉控制终端。
（4）将进程当前工作目录更改为根目录，因为进程可能启用于一个临时挂载的目录，如果进程一直执行，那么挂载目录就无法卸载。
（5）关闭不再需要的文件描述符，主要防止守护进程误写。
（6）打开/dev/null 文件，使得进程具有文件描述符0,1,2，这样做是为了预防守护进程调用的第三方接口或者库组件尝试从标准输入输出读写。
以上6点基本上是编写一个守护进程所必须的，也就是说，如果要编写一个严谨的守护进程，那么最好将上述步骤全部囊括。
下面是一个守护进程deameon：
from multiprocessing import Process
import time
def task(name):
print(f'子:{name}正常存活')
time.sleep(2)
print(f'子:{name}正常死亡')
if __name__ == '__main__':
print(f'主 :正常存活')
p = Process(target=task, args=('Dalao',))
p.daemon = True # 必须在启动前设置
p.start()
print(f'主 :正常死亡')
迷惑人的例子
# 主进程代码运行完毕,守护进程就会结束
from multiprocessing import Process
import time
def a():
print(111)
time.sleep(1)
print("这是a函数")
def b():
print(222)
time.sleep(3)
print("这是b函数")
if __name__ == '__main__':
p1 = Process(target=a)
p2 = Process(target=b)
p1.daemon = True
p1.start()
p2.start()
# 打印该行则主进程代码结束,则守护进程p1应该被终止,可能会有p1任务执行的打印信息123
# 因为主进程打印main----时,p1也执行了,但是随即被终止
print("main-------")
# main-------
# 222
# 这是b函数
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