一提到高并發,就沒有辦法繞開I/O復用,再具體到特定的平臺linux, 就沒辦法繞開epoll. epoll為啥高效的原理就不講了,感興趣的同學可以自行搜索研究一下。
php怎么玩epoll?首先得安裝個libevent庫,再裝個event擴展或者libevent擴展就可以愉快地玩耍了.
有些人搞不清楚libevent庫跟libevent擴展的區別,簡單來說,libevent庫是C語言對epoll的封裝,跟PHP毛關系都沒有;libevent擴展就是PHP跟libevent庫的溝通橋梁。實際上PHP的很多擴展就是干這個事的,有一些優秀的C語言庫,PHP想直接拿來用,就通過PHP擴展的方式接入到PHP。
libevent擴展和event擴展隨便選一個裝,我個人更喜歡event擴展,因為更html' target='_blank'>面向對象一點。自己去https://pecl.php.net里面搜跟自己PHP版本對應的擴展,下好編譯安裝一下就OK了.電腦裝了多個版本的PHP編譯的時候注意一下,phpize的版本要對應上,別搞錯了,典型的五步曲:
phpize./configuremakemake installphp -m | grep event #看看裝上了沒
我們要實現的服務器,傳輸層是TCP協議,應用層協議太多太復雜,限于篇幅,會簡單地以HTTP服務器舉個例子,HTTP協議本身就很復雜,要實現起來細節上有很多考究,我們也不會完全實現HTTP協議。
首先,創建一個socket,三步曲,socket_create、socket_bind、socket_listen,為什么是這三步曲呢?很簡單,不管你傳輸層協議是啥,你下面的網絡層協議你得選個版本吧,IPV4還是IPV6,傳輸層工作方式你得選一個吧,全雙工、半雙工還是單工,TCP還是UDP你也得選一個吧,socket_create就是這三個選項;確定了網絡層和傳輸層,你得告訴我監聽哪個端口吧,這就對應了socket_bind;然后你得開啟監聽,并指定一個客戶端的隊列長度吧,這就是socket_listen干的事。
創建完了,同步阻塞咱就不介紹了,一個進程同時最多hold處一個連接,多幾個連接同時請求,就得等唄,超過了socket_listen指定的隊列長度,就得返回504了。多進程也一樣,幾個進程就有幾個并發,進程又是昂貴資源,而且進程的上下文切換費時費力,導致整個系統效率低下。
沒關系,咱有epoll,hold住萬千請求不是夢,先實現一個Reactor。libevent庫就是Reactor模式,直接調用函數就是在使用Reactor模式,所以無需糾結到底php怎么實現Reactor模式。
<?phpuse Event;use EventBase;class Reactor{ protected $reactor; protected $events; public static $instance = null; const READ = Event::READ | Event::PERSIST; const WRITE = Event::WRITE | Event::PERSIST; public static function getInstance() { if (is_null(self::$instance)) { self::$instance = new self(); self::$instance->reactor = new EventBase; } return self::$instance; } public function add($fd, $what, $cb, $arg = null) { switch ($what) { case self::READ: $event = new Event($this->reactor, $fd, self::READ, $cb, $arg); break; case self::WRITE: $event = new Event($this->reactor, $fd, self::WRITE, $cb, $arg); break; default: $event = new Event($this->reactor, $fd, $what, $cb, $arg); break; } $event->add(); $this->events[(int) $fd][$what] = $event; } public function del($fd, $what = 'all') { $events = $this->events[(int) $fd]; if ($what == 'all') { foreach ($events as $event) { $event->free(); } } else { if ($what != self::READ && $what != self::WRITE) { throw new /Exception('不存在的事件'); } $events[$what]->free(); } } public function run() { $this->reactor->loop(); } public function stop() { foreach ($this->events as $events) { foreach ($events as $event) { $event->free(); } } $this->reactor->stop(); }}
上面的代碼很簡單,簡單解釋一下概念,EventBase就是個容器,里面裝的Event實例,這么一說,上面的代碼就非常好懂了。 然后一個Server.
<?php use Throwable;use Monolog/Handler/StreamHandler;class Server{protected $ip;protected $port;protected $socket;protected $reactor;public function __construct($ip, $port){$this->ip = $ip;$this->port = $port;}public function start(){ $socket = $this->createTcpConnection(); stream_set_blocking($socket, false); Reactor::getInstance()->add($socket, Reactor::READ, function($socket) { $conn = stream_socket_accept($socket); stream_set_blocking($conn, false); (new Connection($conn))->handle(); }); Reactor::getInstance()->run();}public function createTcpConnection(){$schema = sprintf("tcp://%s:%d", $this->ip, $this->port);$socket = stream_socket_server($schema, $errno, $errstr);if ($errno) {throw new /Exception($errstr);}return $socket;}}
Connection
<?phpclass Connection{ protected $conn; protected $read_buffer = ''; protected $write_buffer = ''; public function __construct($conn) { $this->conn = $conn; } public function handle() { Reactor::getInstance()->add($this->conn, Reactor::READ, /Closure::fromCallable([$this, 'read'])); } private function read($conn) { $this->read_buffer = ''; if (is_resource($conn)) { while ($content = fread($conn, 65535)) { $this->read_buffer .= $content; } } if ($this->read_buffer) { Reactor::getInstance()->add($conn, Reactor::WRITE, /Closure::fromCallable([$this, 'write'])); } else { Reactor::getInstance()->del($conn); fclose($conn); } } private function write($conn) { if (is_resource($conn)) { fwrite($conn, "HTTP/1.1 200 OK/r/nContent-Type: text/html;charset=utf8/r/nContent-Length:11/r/nConnection: keep-alive/r/n/r/nHello!world"); } }}
先創建Socket的三步曲,設置成非阻塞模式。然后把socket加到Reactor中監聽可讀事件,可讀的意思就是,緩沖區有數據了,才可讀。可讀事件發生,說明有新連接來了,用stream_socket_accept
接收新連接Conn,把Conn放到Reactor中監聽可讀事件,可讀事件發生,說明客戶端有數據發送過來了,循環讀直到沒數據,然后把Conn放到Reactor中監聽可寫事件,可寫事件發生,說明客戶端數據發送完了,把協議組裝一下寫入響應。
應用層如果是HTTP協議要注意一下Connection: keep-alive頭,因為要復用連接,不要一寫完就關閉連接。
擼完收工,用ab
測一下并發,加-k
參數復用連接,i5+8G,3W的并發沒啥問題,當然我們這兒沒有磁盤I/O,實際情況要從磁盤讀取文件,讀文件要通過linux的系統調用,而且有幾次的文件拷貝操作,花銷比較大,常用的解決思路是sendfile,零拷貝直接從一個FD到另一個FD,效率比較高,缺點就是PHP沒有現成的已經實現sendfile的擴展,得自己動手,開發成本有點高。
ab測試PO圖:
這就是PHP實現高并發服務器的思路了,只要是用EPOLL解決的,思路都一樣,都是三步曲,放到Reactor下監聽FD事件。當然這個只是最簡單的模型,還有很多可以改進的地方,比如說多進程,抄襲一下nginx,一個主進程+N個工作進程,多進程的目的還是想利用多核并行工作。C語言實現也是這樣,只是你可能不用libevent庫,自己封裝EPOLL,畢竟libevent庫有點重,你也用不到libevent的很多東西;當然了,C語言有一堆的數據結構以及定義在數據結構上的操作要寫,沒有GC,自己管理內存,還要有良好的設計,上多進程還得搞一搞IPC進程間通信的東西,開發難度比PHP要大地多,開發周期也很長,有興趣的同學可以自己擼一個玩。
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