推荐（免费）：swoole
本来计划开发 swoft 框架 中的 process 模块, 所以需要对 swoole 的 process 模块要有比较深入的了解才行. 不过根据 swoole 官方 wiki 的实践过程中, 一直有未理解的部分. 之前虽然也做过多次 多进程编程, 但是当真正需要进行框架开发的时候, 就会发现以前学到的知识不够全面, 无法指导整体的设计. 好在一直在坚持, 奉上现在理解的程度.
内容一览:
- 进程相关基础操作: fork/exit/kill/wait
- 进程相关高级操作: 主进程退出子进程干完活后也退出; 子进程异常退出主进程自动重启
- 进程间通信(IPC) – 管道(pipe)
- 进程间通信(IPC) – 消息队列(message queue)
- swoole process 模块提供的更多功能
进程相关基础操作
进程是什么: 进程是运行者的程序
先来看看一个最简单的例子:
<?phpecho posix_getpid(); // 获取当前进程的 pidswoole_set_process_name('swoole process master'); // 修改所在进程的进程名sleep(100); // 模拟一个持续运行 100s 的程序, 这样就可以在进程中查看到它, 而不是运行完了就结束
通过 ps aux 查看进程:
未设置进程名
设置进程名
再来看看 swoole 中使用子进程的基础操作:
use SwooleProcess; $process = new Process(function (Process $worker) { if (Process::kill($worker->pid, 0)) { // kill操作常用来杀死进程, 传入 0 可以用来检测进程是否存在 $worker->exit(); // 退出子进程 } }); $process->start(); // 启动子进程Process::wait(); // 回收退出的子进程
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new Process(): 通过回调函数来设置子进程将要执行的逻辑
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$process->start(): 调用 fork() 系统调用, 来生成子进程
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Process::kill(): kill操作给进程发送信号, 常用来杀死进程, 传入 0 可以用来检测进程是否存在
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Process::wait(): 调用 wait() 系统调用, 回收子进程, 如果不回收, 子进程会编程 僵尸进程, 浪费系统资源
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$worker->exit(): 子进程主动退出
我在这里有一个疑问:
主进程的生命周期是怎么样的? 子进程的生命周期是怎么样的?
有这样一个疑问也来自于我之前的思维惯性: 理解一个事物时从事物的生命周期进行理解. 结合 进程是运行着的程序 来一起理解:
- new Process(): 只有回调函数的逻辑会在进程中执行
- 除此之外的代码都是在主进程中执行
进程相关高级操作
- 主进程退出子进程干完活后也退出
- 子进程异常退出主进程自动重启
<?phpuse SwooleProcess;class MyProcess1{ public $mpid = 0; // master pid, 即当前程序的进程ID public $works = []; // 记录子进程的 pid public $maxProcessNum = 1; public $newIndex = 0; public function __construct() { try { swoole_set_process_name(__CLASS__. ' : master'); $this->mpid = posix_getpid(); $this->run(); $this->processWait(); } catch (Exception $e) { die('Error: '. $e->getMessage()); } } public function run() { for ($i=0; $imaxProcessNum; $i++) { $this->createProcess(); } } public function createProcess($index = null) { if (is_null($index)) { $index = $this->newIndex; $this->newIndex++; } $process = new Process(function (Process $worker) use($index) { // 子进程创建后需要执行的函数 swoole_set_process_name(__CLASS__. ": worker $index"); for ($j=0; $jcheckMpid($worker); echo "msg: {$j}n"; sleep(1); } }, false, false); // 不重定向输入输出; 不使用管道 $pid = $process->start(); $this->works[$index] = $pid; return $pid; } // 主进程异常退出, 子进程工作完后退出 public function checkMpid(Process $worker) // demo中使用的引用, 引用表示传的参数可以被改变, 由于传入 $worker 是 SwooleProcess 对象, 所以不用使用 & { if (!Process::kill($this->mpid, 0)) { // 0 可以用来检测进程是否存在 $worker->exit(); $msg = "master process exited, worker {$worker->pid} also quitn"; // 需要写入到日志中 file_put_contents('process.log', $msg, FILE_APPEND); // todo: 这句话没有执行 } } // 重启子进程 public function rebootProcess($pid) { $index = Array_search($pid, $this->works); if ($index !== false) { $newPid = $this->createProcess($index); echo "rebootProcess: {$index}={$pid}->{$newPid} Donen"; return; } throw new Exception("rebootProcess error: no pid {$pid}"); } // 自动重启子进程 public function processWait() { while (1) { if (count($this->works)) { $ret = Process::wait(); // 子进程退出 if ($ret) { $this->rebootProcess($ret['pid']); } } else { break; } } } }new MyProcess1();
说明以下几点:
- 子进程运行结束后就会退出, 通过 Process::wait() 检测到子进程退出信号执行自动重启, 子进程就会一直执行下去
- 关于函数参数传 引用/指针, 一个很好的理解方式是: 参数可以被修改
运行并模拟主进程异常退出:
模拟主进程异常退出
输出
进程间通信(IPC) – 管道(pipe)
管道的几个关键词:
- 半双工: 数据单向流动, 一端只读, 一端只写.
- 同步 vs 异步: 默认为同步阻塞模式, 可以使用 swoole_Event_add() 添加管道到 swoole 的 event loop 中, 实现异步IO
- 管道类型(数据格式): SOCK_STREAM, 流式, 需要用户自己处理数据的封包/解包; SOCK_DGRAM, 数据报, 每次收发都是一次完整的数据包 (DGRAM/STREAM)
注意, swoole wiki – process->write() 中提到 SOCK_DGRAM 并不会乱序丢包
先来看一个简单的例子, php从shell管道中读取数据:
// get pip data$fp = fopen('php://stdin', 'r');if ($fp) { while ($line = fgets($fp, 4096)) { echo "php get pip data: ". $line; } fclose($fp); }
从shell管道读取数据
swoole process中的管道很强大, 支持 子进程写, 主进程读 以及 主进程写, 子进程读:
use SwooleProcess;// 子进程写, 父进程读$process = new Process(function (Process $worker) { $worker->write("worker"); }); $process->start(); $msg = $process->read();echo "from process: $msg", "n";// 父进程写, 子进程读$process = new Process(function (Process $worker) { $msg = $worker->read(); echo "from master: $msg", "n"; }); $process->start(); $process->write('master');
使用管道多次读写
注意区分 $worker->write() 和 $process->write(), 之前一直错误的以为这 2 个是相同的, 其实就是把 $process 误以为是子进程, 从而相当于 $process->write() 就是子进程写管道 — 其实这里是主进程内执行的逻辑, 是主进程写数据到管道, 供子进程读取
swoole中其他管道相关操作:
- 异步IO
use SwooleProcess;use SwooleEvent;// 异步IO$process = new Process(function (Process $worker) { $GLOBALS['worker'] = $worker; Event::add($worker->pipe, function (int $pipe) { // 使用 swoole_event_add 添加管道到异步IO /** @var Process $worker */ $worker = $GLOBALS['worker']; $msg = $worker->read(); echo "from master: $msg n"; $worker->write("hello master"); sleep(2); $worker->exit(0); }); }); $process->start(); $process->write("master msg 1"); $msg = $process->read();echo "from process: $msg n";
异步IO
- 设置超时
use SwooleProcess;// 设置管道超时$process = new Process(function (Process $worker) { sleep(5); }); $process->start(); $process->setTimeout(0.5); $ret = $process->read(); var_dump($ret); var_dump(swoole_errno());
管道超时
插播一个趣事, @thinkpc 看完 2017北京PHP开发者年会, 就知道为啥会点赞了
- 关闭管道
// 关闭管道: 默认值0->关闭读写 1->关闭写 2->关闭读$process->close();
进程间通信(IPC) – 消息队列(message queue)
消息队列:
- 一系列保存在内核中的消息链表
- 有一个 msgKey, 可以通过此访问不同的消息队列
- 有数据大小限制, 默认 8192, 可以通过内核修改
- 阻塞 vs 非阻塞: 阻塞模式下 pop()空消息队列/push()满消息队列会阻塞, 非阻塞模式可以直接返回
swoole 中使用消息队列:
- 通信模式: 默认为争抢模式, 无法将消息投递给指定子进程
- 新建消息队列后, 主进程就可以使用
- 消息队列不可和管道一起使用, 也无法使用 swoole event loop
- 主进程中要调用 wait(), 否则子进程中调用 pop()/push() 会报错
use SwooleProcess; $process = new Process(function (Process $worker) { // $worker->push('worker'); echo "from master: ". $worker->pop(). "n"; sleep(2); // $worker->exit();}, false, false); // 关闭管道// 参数一为 msgKey, 这里是默认值// 参数二为 通信模式, 默认值 2 表示争抢模式, 这里还加上了 非阻塞$process->useQueue(ftok(__FILE__, 1), 2| Process::IPC_NOWAIT); $process->push('hello1'); // 使用 useQueue 后, 主进程就可以读写消息队列了$process->push('hello2');echo "from woker: ". $process->pop(). "n";// echo "from woker: ". $process->pop(). "n";$process->start(); // 启动子进程// 消息队列状态var_dump($process->statQueue());// 删除队列, 如果不调用则不会在程序结束时清楚数据, 下次使用相同 msgKey 时还可以访问数据$process->freeQueue(); var_dump(Process::wait()); // 要调用 wait(), 否则子进程中 push()/pop() 会报错
消息队列
swoole process 模块提供的更多功能
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swoole_set_process_name(): 修改进程名, 不兼容 mac
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swoole_process->exec(String $execfile, array $args) 执行外部程序
参数 $execfile 需要使用可执行文件的绝对路径, 参数 args 为参数数组
// 比如 python test.py 123swoole_process->exec('/usr/bin/python', ['test.py', 123]);// 更复杂的例子swoole_process->exec(('/usr/local/bin/php', ['/var/www/project/yii-best-practice/cli/yii', 't/index', '-m=123', 'abc', 'xyz']);// 父进程 exec 进程进行管道通信use SwooleProcess; $process = new Process(function (Process $worker) { $worker->exec('/bin/echo', ['hello']); $worker->write('hello'); }, true); // 需要启用标准输入输出重定向$process->start();echo "from exec: ". $process->read(). "n";
父进程与exec进程通过管道通信
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SwooleProcess::kill($pid, $signo = SIGTERM): 向指定进程发送信号, 默认是终止进程, 传 0 可检测进程是否存在
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SwooleProcess::wait(): 回收子进程, 如果主进程不调用此方法, 子进程会变成 僵尸进程, 浪费系统资源
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SwooleProcess::signal(): 异步信号监听
use SwooleProcess;// 异步信号监听 + waitProcess::signal(SIGCHLD, function ($signal) { // 监听子进程退出信号 // 可能同时有多个子进程退出, 所以要while循环 while ($ret = Process::wait(false)) { // false 表示不阻塞 var_dump($ret); } });
SwooleProcess::daemon(): 将当前进程变为一个守护进程
use SwooleProcess;// daemonProcess::daemon(); swoole_set_process_name('test daemon process'); sleep(100);
daemon-守护进程
- SwooleProcess::alarm(): 高精度定时器(微秒级), 对 setitimer 系统调用的封装, 可以配合 SwooleProcess::signal() / pcntl_signal 使用
注意不可和 SwooleTimer 同时使用
// signal + alarm// 第一个参数表示时间, 单位 us, -1 表示清除定时器// 第二个参数表示类型 0->真实时间->SIGALAM 1->cpu时间->SIGVTALAM 2->用户态+内核态时间->SIGPROFProcess::alarm(100*1000); // 100msProcess::signal(SIGALRM, function ($signal) { static $i = 0; echo "#$i t alarm n"; $i++; if ($i>20) { Process::alarm(-1); // -1 表示清除 } });
alarm
- SwooleProcess::setaffinity(): 设置CPU亲和, 即将进程绑定到指定CPU核上
传值范围: [0, swoole_cpu_num())
CPU亲和: CPU的速度远远高于IO的速度, 所以CPU有多级缓存来解决IO等待的问题, 绑定指定CPU, 更容易命中CPU缓存
写在最后
资源推荐:
- 图灵社区 – 理解unix进程 + 「理解Unix进程」读书笔记
- blog – 「进程」编程
todo:
- 使用输入输出重定向
- 管道类型为 SOCK_STREAM 时的情况, 是否需要 封包/解包 处理, 即 swoole wiki – process->write() 中提到的 管道通信默认的方式是流式，write写入的数据在read可能会被底层合并
- 多进程 + 异步IO 的注意事项
能理解 因为子进程会继承父进程的内存和IO句柄 这个会产生的影响, 但是给的示例并没有说明这个问题
use SwooleProcess;use SwooleEvent;// 多个子进程 + 异步IO$workers = []; $workerNum = 3;for ($i=0; $iwrite($worker->pid); echo "worker: {$worker->pid} n"; }); $pid = $process->start(); $workers[$pid] = $process; // Event::add($process->pipe, function (int $pipe) use ($process) { // $data = $process->read(); // echo "recv: $data n"; // });}foreach ($workers as $worker) { Event::add($worker->pipe, function (int $pipe) use ($worker) { $data = $worker->read(); echo "recv: $data n"; }); }
多进程异步IO
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THE END
