Реализация сервера с высокой степенью параллелизма на PHP

Когда дело доходит до высокой степени параллелизма, невозможно обойти мультиплексирование ввода/вывода.Если это характерно для конкретной платформы Linux, нет способа обойти epoll.Принцип эффективности epoll обсуждаться не будет.Заинтересованные студенты могут искать сами.

Как php играет в epoll? Сначала вам нужно установить библиотеку libevent, затем установить расширение события или расширение libevent, и вы можете играть с удовольствием.

Некоторые люди не знают разницы между библиотекой libevent и расширением libevent.Короче говоря, библиотека libevent — это инкапсуляция epoll в языке C, и она не имеет ничего общего с PHP; расширение libevent — это коммуникационный мост между PHP и библиотекой libevent. На самом деле, многие расширения PHP делают это.Есть несколько отличных библиотек языка C. Если PHP хочет использовать его напрямую, он подключается к PHP через расширение PHP.

Расширение libevent и расширение события не являются обязательными, лично я предпочитаю расширение события, потому что оно более объектно-ориентировано. Перейдите на http://pecl.php.net, чтобы найти расширение, соответствующее вашей версии PHP, а затем скомпилируйте и установите его, и все будет в порядке.При компиляции с несколькими версиями PHP, установленными на компьютере, обратите внимание на соответствующая версия phpize. , не ошибитесь, типичный пятишаговый:

phpize
./configure
make
make install
php -m | grep event #看看装上了没

Для сервера, который мы хотим реализовать, транспортным уровнем является протокол TCP, а протокол прикладного уровня слишком сложен. Из-за нехватки места мы просто возьмем в качестве примера HTTP-сервер. Сам протокол HTTP очень сложен. нужно реализовать много деталей, и он не будет полностью реализовывать протокол HTTP.

Сначала создайте сокет, три шага, socket_create, socket_bind, socket_listen, почему это три шага? Это очень просто, независимо от того, какой у вас протокол транспортного уровня, вы должны выбрать версию протокола сетевого уровня ниже вас, IPV4 или IPV6, вы должны выбрать метод работы транспортного уровня, полный дуплекс, полудуплекс или симплекс , TCP или UDP, надо выбрать один, socket_create это эти три варианта, после определения сетевого уровня и транспортного уровня, вы должны сказать мне, какой порт слушать, что соответствует socket_bind, затем вы должны включить мониторинг и указать длина очереди клиента, это то, что делает socket_listen.

После завершения создания мы не будем вводить синхронную блокировку.Процесс может одновременно удерживать не более одного соединения.Если запрашивается несколько соединений одновременно, то необходимо подождать.Если превышена длина очереди, заданная socket_listen , 504 должен быть возвращен. То же самое верно и для нескольких процессов.У нескольких процессов есть несколько параллельных процессов.Процессы являются дорогостоящими ресурсами, а переключение контекстов процессов занимает много времени и труда, что приводит к низкой эффективности всей системы.

Не беда, у нас есть epoll, это не мечта держать тысячи запросов, сначала реализовать Reactor. Библиотека libevent — это режим Reactor, а вызов функции напрямую использует режим Reactor, поэтому не нужно беспокоиться о том, как PHP реализует режим Reactor.

<?php

use 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();
    }
}

Приведенный выше код очень прост. Чтобы кратко объяснить концепцию, EventBase — это контейнер, содержащий экземпляры Event. Таким образом, приведенный выше код очень прост для понимания. Затем Сервер.

<?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

<?php

class 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");
        }
    }

}

Сначала создайте трехэтапный сокет, установив его в неблокирующий режим. Затем добавьте сокет в Reactor для прослушивания читаемых событий.Читаемый означает, что в буфере есть данные до того, как их можно будет прочитать. Происходит читаемое событие, указывающее, что идет новое соединение, используйтеstream_socket_acceptПолучите новое соединение Conn, поместите Conn в Reactor для прослушивания доступных для чтения событий, произойдет событие readable, указывающее, что клиент отправил данные, прочитайте в цикле, пока не будет данных, а затем поместите Conn в Reactor для прослушивания доступных для записи событий. , доступен для записи Происходит событие, указывающее, что данные клиента были отправлены, и протокол собран для записи ответа.

Если прикладной уровень представляет собой HTTP-протокол, обратите внимание на заголовок Connection: keep-alive, потому что соединение нужно использовать повторно, и соединение не следует закрывать сразу после его записи.

После окончания работы используйтеabПроверить параллелизм, добавить-kСоединение с мультиплексированием параметров, i5 + 8G, параллелизм 3 Вт не проблема, конечно, у нас здесь нет дискового ввода-вывода, реальная ситуация требует чтения файлов с диска, чтения файлов через системные вызовы Linux, и есть несколько копий файлов. , стоимость относительно велика, обычно используется sendfile, нулевое копирование напрямую из одного FD в другой FD, эффективность относительно высока, недостаток в том, что PHP не имеет готового расширения sendfile, вам придется это сделать самостоятельно, а стоимость разработки немного высока.

ab test PO диаграмма:

Это идея PHP для реализации сервера с высокой степенью параллелизма. Пока она решается EPOLL, идея та же. Это трехэтапный процесс, и он помещается в Reactor для мониторинга событий FD. Конечно, это только самая простая модель, и есть еще много областей для улучшения, таких как многопроцессность, копирование nginx, один основной процесс + N рабочих процессов, цель многопроцессорности — использовать многоядерную параллельную работу . То же самое верно и для реализации на языке C, но вы не можете использовать библиотеку libevent и инкапсулировать EPOLL самостоятельно, ведь библиотека libevent немного тяжеловата, и вы не можете использовать многие вещи libevent, конечно, C в языке куча структур данных и определений на структурах данных.Операцию нужно писать, GC нет, памятью управляешь сам, и есть хороший дизайн.Приходится заниматься IPC межпроцессным взаимодействием для нескольких процессов.Разработка намного сложнее, чем PHP, и цикл разработки также очень длинный.Заинтересованные студенты могут играть сами.