PHP 多程序編程實戰：pcntl_fork 進程控制、訊號處理、僵屍進程防範與實作範例

前言

PHP 透過 `pcntl` 擴充（需編譯 `--enable-pcntl`、Linux/Unix 環境）可實現真正的多程序平行處理，適用於資料採集、郵件群發、長時間任務、TCP 服務等場景。本文系統介紹核心函式、進程建立與回收、訊號處理、僵屍進程防範、雙重 Fork 技巧，並提供可部署的 `Signfork` 類別與實戰範例。

環境需求

• Linux/Unix（Windows 不支援 `pcntl_fork`）
• PHP 編譯參數：`--enable-pcntl` + `--enable-posix`
• CLI 模式執行（Web 模式下 `pcntl_fork` 受限、易導致連線中斷）

核心函式速查

基本 Fork 模板

<?php
declare(ticks = 1); // 訊號處理需要

$pid = pcntl_fork();
if ($pid === -1) {
    die('fork 失敗');
} elseif ($pid > 0) {
    // 父進程
    echo "父進程 PID: " . posix_getpid() . ", 子進程 PID: $pid\n";
    pcntl_wait($status); // 阻塞回收
    echo "子進程結束，狀態: $status\n";
} else {
    // 子進程
    echo "子進程 PID: " . posix_getpid() . " 開始工作\n";
    sleep(3); // 模擬任務
    echo "子進程結束\n";
    exit(0); // 重要：子進程必須 exit，否則會繼續執行父進程後續代碼
}

訊號處理範例：定時器

declare(ticks = 1);

function sigHandler($signo) {
    echo "收到訊號 $signo\n";
    if ($signo === SIGALRM) {
        pcntl_alarm(5); // 重設 5 秒
    }
}
pcntl_signal(SIGALRM, 'sigHandler');
pcntl_alarm(5);

while (true) {
    // 主迴圈做事
    sleep(1);
}

僵屍進程成因與防範

子進程結束後進入「僵屍」狀態，佔用 PID 與進程表項。父進程必須呼叫 `pcntl_wait`/`waitpid` 回收，否則累積導致無法建立新進程。

四大防範策略

1. 父進程阻塞等待：`pcntl_wait($status)` —— 簡單但父進程無法並行處理。
2. 非阻塞輪詢：`pcntl_waitpid(-1, $status, WNOHANG)` 在主迴圈定期呼叫。
3. 訊號處理器回收：

   pcntl_signal(SIGCHLD, function ($signo) {
       while (pcntl_waitpid(-1, $status, WNOHANG) > 0) {
           // 子進程結束，可記錄日誌
       }
   });

4. 忽略 SIGCHLD 讓核心自動回收（Linux 核心 2.6+）：

   pcntl_signal(SIGCHLD, SIG_IGN); // 父進程不關心子進程結束，核心自動清理

雙重 Fork 技巧：讓子進程脫離父進程控制（Daemon 化）

$pid = pcntl_fork();
if ($pid > 0) {
    exit(0); // 父進程退出
} elseif ($pid === -1) {
    die('fork 失敗');
}
// 第一層子進程（現為孤兒，被 init 收養）
posix_setsid(); // 建立新會話，脫離終端機

$pid2 = pcntl_fork();
if ($pid2 > 0) {
    exit(0); // 第一層子進程退出
} elseif ($pid2 === -1) {
    die('fork 失敗');
}
// 第二層孫進程：無控制終端機、非會話領導者，無法重新獲得終端機
// 執行長時間任務...

實戰封裝：Signfork 多任務並行類別

class Signfork {
    private $tmpDir = '/tmp/';
    
    public function run($worker, $tasks) {
        // $tasks: 陣列 [taskId => 參數] 或 整數 N 表示建立 N 個相同任務
        $pids = [];
        $taskList = is_array($tasks) ? $tasks : array_fill(0, $tasks, null);
        
        foreach ($taskList as $id => $param) {
            $pid = pcntl_fork();
            if ($pid === -1) { die("fork 失敗 at $id"); }
            if ($pid > 0) {
                $pids[$pid] = $id; // 父進程記錄 PID 對應任務 ID
                continue;
            }
            // 子進程
            $result = $worker($param, $id);
            $this->saveResult($result);
            posix_kill(posix_getpid(), SIGTERM); // 自殺
            exit(0);
        }
        
        // 父進程收集結果
        $results = [];
        foreach ($pids as $pid => $id) {
            pcntl_waitpid($pid, $status);
            $results[$id] = $this->loadResult($pid);
        }
        return $results;
    }
    
    private function saveResult($data) {
        $file = $this->tmpDir . 'signfork_' . posix_getpid() . '.ser';
        file_put_contents($file, serialize($data));
    }
    private function loadResult($pid) {
        $file = $this->tmpDir . 'signfork_' . $pid . '.ser';
        $data = @unserialize(file_get_contents($file));
        @unlink($file);
        return $data;
    }
}

// 使用範例
$fork = new Signfork();
$results = $fork->run(function($param, $id) {
    sleep(rand(1,3));
    return "Task $id done with param: $param";
}, ['A', 'B', 'C', 'D']);

print_r($results);

背景執行與脫離終端機

// nohup 脫離終端機
system('nohup php worker.php arg1 arg2 > /dev/null 2>&1 &');

// 或使用 screen
system('screen -dmS worker php worker.php arg1 arg2');

總結與最佳實踐

1. **僅在 CLI 長期運行腳本使用 `pcntl_fork`**，Web 請求中使用極易導致連線洩漏、資源耗盡。
2. **子進程務必 `exit(0)`**，否則會繼續執行父進程邏輯造成災難。
3. **僵屍進程防範**：採用 `SIG_IGN` 或訊號處理器自動回收，最簡單可靠。
4. **進程間通訊 (IPC)**：檔案（如範例）、Unix Socket、Message Queue、Shared Memory、Redis。避免共享記憶體（需 `shmop` 擴充）。
5. **現代替代方案**：**Swoole / OpenSwoole / RoadRunner** 提供協程、多進程管理、任務調度，效能與開發體驗遠超手寫 `pcntl`。生產環境強烈建議遷移至 Swoole 生態。