Umgang mit Parallelität und Parallelität in PHP-Anwendungen: Techniken und Tools

Umgang mit Parallelität und Parallelität in PHP-Anwendungen

Parallelität und Parallelität werden oft synonym verwendet, haben aber unterschiedliche Bedeutungen, insbesondere im Zusammenhang mit der Anwendungsleistung. In PHP-Anwendungen kann die Verwaltung dieser Konzepte aufgrund des synchronen Ausführungsmodells von PHP eine Herausforderung darstellen. Es gibt jedoch mehrere Techniken und Tools, die je nach den Anforderungen der Anwendung verwendet werden können, um Parallelität und Parallelität effektiv zu handhaben.

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1. Parallelität vs. Parallelität

• Parallelität bezieht sich auf die Fähigkeit einer Anwendung, mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erledigen, indem sie zwischen ihnen wechselt. Dabei geht es nicht unbedingt darum, Aufgaben gleichzeitig auszuführen, sondern es entsteht die Illusion, dies zu tun, normalerweise durch verschachtelte Ausführung.
• Parallelität bezieht sich auf die gleichzeitige Ausführung mehrerer Aufgaben, buchstäblich parallel, unter Verwendung mehrerer CPU-Kerne.

Da es sich bei PHP in erster Linie um eine Single-Threaded-Sprache handelt, sind zum Erreichen von Parallelität in der Regel zusätzliche Bibliotheken oder Tools erforderlich. Mit dem richtigen Ansatz kann die Parallelität jedoch innerhalb des synchronen Modells von PHP gehandhabt werden.

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2. Umgang mit Parallelität in PHP

Parallelität in PHP kann auf verschiedene Arten erreicht werden:

a. Verwenden von Multi-Process (Forking) mit pcntl_fork()

PHP stellt die Erweiterung pcntl (Process Control) zur Verwaltung von Prozessen bereit. Mit dieser Erweiterung können Sie neue Prozesse forken, von denen jeder eine separate Aufgabe gleichzeitig bearbeiten kann.

Beispiel:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

Dieser Ansatz ermöglicht Parallelität, indem untergeordnete Prozesse gegabelt werden, um Aufgaben parallel zu bearbeiten. Dabei handelt es sich jedoch nicht um echte Parallelität, da jeder Prozess unabhängig ausgeführt wird.

Einschränkungen:

• Die pcntl-Erweiterung ist nicht auf allen PHP-Setups verfügbar (z. B. Shared-Hosting-Umgebungen).
• Es ist nicht ideal für Aufgaben, die aufgrund des Prozessaufwands viel Rechenaufwand erfordern.

b. Verwendung von Pthreads für Multithreading (veraltet)

Die pthreads-Erweiterung ermöglichte PHP die Implementierung von Multithreading. Dies sorgte für echte Parallelität, sodass PHP Threads innerhalb desselben Prozesses erstellen konnte. Diese Erweiterung ist jedoch ab PHP 7.4 veraltet und wird nicht mehr empfohlen.

Alternativen: Für neuere Versionen von PHP sollten Sie modernere Techniken wie Parallel (siehe unten) oder externe Dienste wie Nachrichtenwarteschlangen verwenden.

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3. Umgang mit Parallelität in PHP

Um Parallelität (echte gleichzeitige Ausführung von Aufgaben) in PHP zu erreichen, benötigen Sie entweder Multi-Processing- oder Multi-Threading-Fähigkeiten. PHP verfügt auf Sprachebene nicht über eine integrierte Unterstützung dafür, aber es gibt externe Bibliotheken und Tools, mit denen Sie Parallelität implementieren können.

a. Verwendung einer parallelen Erweiterung (empfohlen für PHP 7.2)

Die parallele Erweiterung ist eine moderne Lösung für Multithreading in PHP. Es ermöglicht PHP-Skripten, parallele Aufgaben zu erstellen und diese gleichzeitig auf verschiedenen CPU-Kernen auszuführen.

Beispiel:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

Dadurch können Sie Aufgaben parallel ausführen und dabei die Vorteile von Multi-Core-Prozessoren nutzen. Die parallele Erweiterung ist viel effizienter und einfacher zu verwenden als pthreads.

Vorteile:

• Es bietet echte Parallelität mit modernen PHP-Versionen.
• Einfache API für parallele Ausführung und Kommunikation zwischen Threads.

Einschränkungen:

• Die parallele Erweiterung ist nicht in allen PHP-Umgebungen verfügbar.
• Es ist in erster Linie für Befehlszeilen-PHP konzipiert und funktioniert möglicherweise nicht gut mit Webanfragen.

b. Verwendung externer Tools für Parallelität

• Gearman: Gearman ist ein Jobserver, der Aufgaben an mehrere Mitarbeiter verteilen kann. Dadurch können PHP-Anwendungen Aufgaben auf mehrere Maschinen oder Prozesse verlagern und so Parallelität und Parallelität gewährleisten. Gearman eignet sich gut für Jobs, die asynchron verteilt und verarbeitet werden können.

• RabbitMQ: Nachrichtenbroker wie RabbitMQ können dabei helfen, Aufgaben auf mehrere Mitarbeiter zu verteilen. Durch das Senden von Aufgaben an Warteschlangen können verschiedene Mitarbeiter gleichzeitig Aufgaben bearbeiten. Dies ist eine gute Lösung, wenn Aufgaben unabhängig voneinander ausgeführt werden können.

• ReactPHP und Swoole: Für ereignisgesteuerte Parallelität können Bibliotheken wie ReactPHP und Swoole zur Abwicklung asynchroner Aufgaben verwendet werden. ReactPHP ermöglicht nicht blockierende E/A-Vorgänge, wodurch gleichzeitige Anforderungen in einer Anwendung effizienter werden können. Swoole bietet Coroutine-basierte Parallelität, sodass PHP mehrere Ausführungsthreads verwalten kann.

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4. Gleichzeitige E/A verwalten (nicht blockierend)

Einer der Schlüsselbereiche, in denen in PHP-Anwendungen häufig Parallelität benötigt wird, sind E/A-gebundene Aufgaben, wie Datenbankabfragen, API-Aufrufe oder das Lesen/Schreiben in Dateien. Für nicht blockierende E/A können wir Folgendes verwenden:

a. ReactPHP

ReactPHP ist eine Low-Level-Bibliothek, die es Ihnen ermöglicht, asynchrone E/A-Vorgänge ohne Blockierung abzuwickeln. Es verwendet Ereignisschleifen, um mehrere Aufgaben gleichzeitig zu bearbeiten, ohne dass zusätzliche Threads oder Prozesse erforderlich sind.

Beispiel:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

In diesem Beispiel ermöglicht ReactPHP die gleichzeitige Verarbeitung von HTTP-Anfragen, ohne die Hauptausführung zu blockieren.

b. Swoole

Swoole ist eine leistungsstarke Coroutine-basierte PHP-Erweiterung, die asynchrone, parallele und Co-Routine-Funktionen bietet. Es ist darauf ausgelegt, Aufgaben gleichzeitig und parallel zu bearbeiten, was es zu einer ausgezeichneten Wahl für PHP-Anwendungen macht, die eine große Anzahl von Anfragen gleichzeitig verarbeiten müssen.

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5. Überlegungen zu Parallelität und Parallelität in PHP

Obwohl PHP nicht von Natur aus für den Umgang mit Parallelität und Parallelität ausgelegt ist, können diese Techniken und Bibliotheken Ihnen dabei helfen, mehrere Aufgaben gleichzeitig oder parallel zu verwalten. Hier sind einige Überlegungen zum Umgang mit Parallelität und Parallelität in PHP:

• Ressourcenverwaltung: Der Umgang mit Parallelität und Parallelität erfordert normalerweise mehr Speicher- und CPU-Ressourcen, daher sollten Sie die Ressourcennutzung der Anwendung genau überwachen.
• Fehlerbehandlung: Die Verwaltung von Fehlern in gleichzeitigen oder parallelen Prozessen kann schwierig sein. Stellen Sie sicher, dass Ausnahmen und Fehler in jedem Prozess oder Thread ordnungsgemäß behandelt werden.
• Datenbankverbindungen: Wenn Ihre parallelen Aufgaben Datenbankabfragen umfassen, stellen Sie sicher, dass jeder Prozess/Thread über eine eigene Datenbankverbindung verfügt, oder verwenden Sie Verbindungspooling, um Konflikte zu vermeiden.
• Umgebung: Einige Parallelitäts- und Parallelitätstechniken (z. B. parallele Erweiterung, PCNTL usw.) funktionieren möglicherweise nicht auf Webservern mit begrenzter Ausführungszeit oder begrenztem Speicher (z. B. Shared Hosting). Diese Tools eignen sich normalerweise besser für CLI-basierte PHP-Anwendungen.

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Fazit

Der Umgang mit Parallelität und Parallelität in PHP erfordert ein Verständnis dafür, wie PHP mit mehreren Prozessen und Threads funktioniert. Durch die Verwendung von Erweiterungen wie pcntl, parallel oder Bibliotheken wie ReactPHP und Swoole können Entwickler mehrere Aufgaben gleichzeitig oder parallel bearbeiten und so die Leistung von E/A-gebundenen und CPU-gebundenen Anwendungen verbessern. gebundene Aufgaben.

Die Auswahl des richtigen Tools hängt von den Anforderungen Ihrer Anwendung ab, z. B. davon, ob Sie E/A-gebundene Aufgaben bearbeiten (ReactPHP oder Swoole) oder ob Sie Aufgaben über mehrere CPU-Kerne hinweg bearbeiten müssen (mit Parallel oder PCNTL). .

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonUmgang mit Parallelität und Parallelität in PHP-Anwendungen: Techniken und Tools. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!