Gestion de la concurrence et du parallélisme dans les applications PHP : techniques et outils

Gestion de la concurrence et du parallélisme dans les applications PHP

La concurrence et le parallélisme sont souvent utilisés de manière interchangeable, mais ils ont des significations distinctes, notamment dans le contexte des performances des applications. Dans les applications PHP, la gestion de ces concepts peut s'avérer difficile en raison du modèle d'exécution synchrone de PHP. Cependant, il existe plusieurs techniques et outils qui peuvent être utilisés pour gérer efficacement la concurrence et le parallélisme, en fonction des exigences de l'application.

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1. Concurrence vs Parallélisme

• La Concurrency fait référence à la capacité d'une application à gérer plusieurs tâches en même temps en basculant entre elles. Cela n'implique pas nécessairement d'exécuter des tâches simultanément mais donne l'illusion de le faire, généralement en entrelaçant les exécutions.
• Le Parallélisme fait référence à l'exécution de plusieurs tâches en même temps, littéralement en parallèle, en utilisant plusieurs cœurs de processeur.

En PHP, puisqu'il s'agit avant tout d'un langage monothread, la réalisation du parallélisme nécessite généralement des bibliothèques ou des outils supplémentaires. Cependant, la concurrence peut être gérée dans le modèle synchrone de PHP avec la bonne approche.

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2. Gestion de la concurrence en PHP

La concurrence en PHP peut être obtenue de différentes manières :

a. Utilisation de multi-processus (Forking) avec pcntl_fork()

PHP fournit l'extension pcntl (contrôle de processus) pour gérer les processus. Cette extension vous permet de créer de nouveaux processus, chacun pouvant gérer simultanément une tâche distincte.

Exemple :

<?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
}
?>

Cette approche permet la concurrence en bifurquant les processus enfants pour gérer les tâches en parallèle, mais il ne s'agit pas d'un véritable parallélisme car chaque processus s'exécute indépendamment.

Limitations :

• L'extension pcntl n'est pas disponible sur toutes les configurations PHP (par exemple, les environnements d'hébergement partagé).
• Ce n'est pas idéal pour les tâches qui nécessitent des calculs lourds en raison de la surcharge du processus.

b. Utilisation de pthreads pour le multi-threading (obsolète)

L'extension pthreads a permis à PHP d'implémenter le multi-threading. Cela fournissait un véritable parallélisme où PHP pouvait créer des threads au sein du même processus. Cependant, cette extension est obsolète depuis PHP 7.4 et n'est plus recommandée.

Alternatives : Pour les versions plus récentes de PHP, vous devez utiliser des techniques plus modernes comme le parallèle (voir ci-dessous) ou des services externes comme les files d'attente de messages.

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3. Gestion du parallélisme en PHP

Pour obtenir le parallélisme (véritable exécution simultanée de tâches) en PHP, vous avez besoin de capacités multi-traitements ou multi-thread. PHP n'a pas de support intégré pour cela au niveau du langage, mais il existe des bibliothèques et des outils externes qui vous permettent d'implémenter le parallélisme.

a. Utilisation de l'extension parallèle (recommandée pour PHP 7.2)

L'extension parallèle est une solution moderne de multi-threading en PHP. Il permet aux scripts PHP de créer des tâches parallèles et de les exécuter simultanément sur différents cœurs de processeur.

Exemple :

<?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
}
?>

Cela vous permet d'exécuter des tâches en parallèle, en tirant parti des processeurs multicœurs. L'extension parallèle est bien plus efficace et plus simple à utiliser que pthreads.

Avantages :

• Il offre un véritable parallélisme avec les versions PHP modernes.
• API simple pour l'exécution parallèle et la communication entre les threads.

Limitations :

• L'extension parallèle n'est pas disponible dans tous les environnements PHP.
• Il est conçu principalement pour PHP en ligne de commande et peut ne pas fonctionner correctement avec les requêtes Web.

b. Utiliser des outils externes pour le parallélisme

• Gearman : Gearman est un serveur de tâches qui peut distribuer des tâches à plusieurs travailleurs. Cela permet aux applications PHP de décharger des tâches sur plusieurs machines ou processus, offrant ainsi la concurrence et le parallélisme. Gearman fonctionne bien pour les tâches qui peuvent être distribuées et traitées de manière asynchrone.

• RabbitMQ : les courtiers de messages comme RabbitMQ peuvent aider à répartir les tâches entre plusieurs travailleurs. En envoyant des tâches dans des files d'attente, différents travailleurs peuvent traiter les tâches simultanément. C'est une bonne solution lorsque les tâches peuvent être effectuées indépendamment les unes des autres.

• ReactPHP et Swoole : pour la concurrence basée sur les événements, des bibliothèques telles que ReactPHP et Swoole peuvent être utilisées pour gérer des tâches asynchrones. ReactPHP permet des opérations d'E/S non bloquantes, ce qui peut rendre les requêtes simultanées plus efficaces dans une application. Swoole fournit un parallélisme basé sur la coroutine, permettant à PHP de gérer plusieurs threads d'exécution.

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4. Gestion des E/S simultanées (non bloquantes)

L'un des domaines clés dans lesquels la simultanéité est souvent nécessaire dans les applications PHP concerne les tâches liées aux E/S, telles que les requêtes de base de données, les appels d'API ou la lecture/écriture dans des fichiers. Pour les E/S non bloquantes, nous pouvons utiliser :

a. RéagirPHP

ReactPHP est une bibliothèque de bas niveau qui vous permet de gérer les opérations d'E/S asynchrones sans blocage. Il utilise des boucles d'événements pour gérer plusieurs tâches simultanément sans avoir besoin de threads ou de processus supplémentaires.

Exemple :

<?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
}
?>

Dans cet exemple, ReactPHP permet de gérer simultanément les requêtes HTTP sans bloquer l'exécution principale.

b. Swoole

Swoole est une extension PHP haute performance basée sur une coroutine qui fournit des fonctionnalités asynchrones, parallèles et co-routines. Il est conçu pour gérer des tâches simultanément et en parallèle, ce qui en fait un excellent choix pour les applications PHP qui doivent gérer un grand nombre de requêtes simultanément.

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5. Considérations sur la concurrence et le parallélisme en PHP

Bien que PHP ne soit pas intrinsèquement conçu pour gérer la concurrence et le parallélisme, ces techniques et bibliothèques peuvent vous aider à gérer plusieurs tâches simultanément ou en parallèle. Voici quelques considérations concernant la concurrence et le parallélisme en PHP :

• Gestion des ressources : la gestion de la concurrence et du parallélisme nécessite généralement plus de ressources mémoire et CPU, vous devez donc surveiller de près l'utilisation des ressources de l'application.
• Gestion des erreurs : La gestion des erreurs dans des processus simultanés ou parallèles peut être délicate. Assurez-vous de gérer correctement les exceptions et les erreurs dans chaque processus ou thread.
• Connexions à la base de données : si vos tâches parallèles impliquent des requêtes de base de données, assurez-vous que chaque processus/thread dispose de sa propre connexion à la base de données ou utilisez le regroupement de connexions pour éviter les conflits.
• Environnement : Certaines techniques de concurrence et de parallélisme (par exemple, extension parallèle, pcntl, etc.) peuvent ne pas fonctionner sur des serveurs Web avec un temps d'exécution ou une mémoire limités (comme l'hébergement partagé). Ces outils sont généralement mieux adaptés aux applications PHP basées sur CLI.

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Conclusion

La

Gérer la concurrence et le parallélisme en PHP nécessite une compréhension de la façon dont PHP fonctionne avec plusieurs processus et threads. En utilisant des extensions comme pcntl, parallèle ou des bibliothèques comme ReactPHP et Swoole, les développeurs peuvent gérer plusieurs tâches simultanément ou en parallèle, améliorant ainsi les performances des E/S et du CPU. tâches liées.

Le choix du bon outil dépend des exigences de votre application, par exemple si vous traitez des tâches liées aux E/S (ReactPHP ou Swoole) ou si vous devez gérer des tâches sur plusieurs cœurs de processeur (en utilisant parallèle ou pcntl). .

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!