Parlons de la programmation PHP SOCKET (avec explication détaillée)

在PHP中有太多我们需要学习和了解的东西，今天这篇文章就让我们一起聊聊PHP SOCKET编程(附详解)！我相信，当你们看完这篇文章后一定会收获很多东西，话不多说，一起看看吧！

1. 预备知识

       一直以来很少看到有多少人使用php的socket模块来做一些事情，大概大家都把它定位在脚本语言的范畴内吧，但是其实php的socket模块可以做很多事情，包括做ftplist,http post提交，smtp提交，组包并进行特殊报文的交互（如smpp协议），whois查询。这些都是比较常见的查询。

特别是php的socket扩展库可以做的事情简直不会比c差多少。
php的socket连接函数
1、集成于内核的socket
这个系列的函数仅仅只能做主动连接无法实现端口监听相关的功能。而且在4.3.0之前所有socket连接只能工作在阻塞模式下。
此系列函数包括
fsockopen，pfsockopen
这两个函数的具体信息可以查询php.net的用户手册
他们均会返回一个资源编号对于这个资源可以使用几乎所有对文件操作的函数对其进行操作如fgets(),fwrite(), fclose()等单注意的是所有函数遵循这些函数面对网络信息流时的规律，例如：
fread() 从文件指针 handle 读取最多 length 个字节。 该函数在读取完 length 个字节数，或到达 EOF 的时候，或（对于网络流）当一个包可用时就会停止读取文件，视乎先碰到哪种情况。 
可以看出对于网络流就必须注意取到的是一个完整的包就停止。
2、php扩展模块带有的socket功能。
php4.x 以后有这么一个模块extension=php_sockets.dll，Linux上是一个extension=php_sockets.so。
当打开这个此模块以后就意味着php拥有了强大的socket功能，包括listen端口，阻塞及非阻塞模式的切换，multi-client 交互式处理等

2. 使用PHP socket扩展

服务器端代码：

<?php
/**
 * File name server.php
 * 服务器端代码
 * 
 * @author guisu.huang
 * @since 2012-04-11
 * 
 */

//确保在连接客户端时不会超时
set_time_limit(0);
//设置IP和端口号
$address = "127.0.0.1";
$port = 2046; //调试的时候，可以多换端口来测试程序！
/**
 * 创建一个SOCKET 
 * AF_INET=是ipv4 如果用ipv6，则参数为 AF_INET6
 * SOCK_STREAM为socket的tcp类型，如果是UDP则使用SOCK_DGRAM
*/
$sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP) or die("socket_create() 
失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
//阻塞模式
socket_set_block($sock) or die("socket_set_block() 
失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
//绑定到socket端口
$result = socket_bind($sock, $address, $port) or die("socket_bind() 
失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
//开始监听
$result = socket_listen($sock, 4) or die("socket_listen() 
失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
echo "OK\nBinding the socket on $address:$port ... ";
echo "OK\nNow ready to accept connections.\nListening on the socket ... \n";
do { // never stop the daemon
	//它接收连接请求并调用一个子连接Socket来处理客户端和服务器间的信息
$msgsock = socket_accept($sock) or  die("socket_accept() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
	
	//读取客户端数据
	echo "Read client data \n";
	//socket_read函数会一直读取客户端数据,直到遇见\n,\t或者\0字符.PHP脚本把这写字符看做是输入的结束符.
	$buf = socket_read($msgsock, 8192);
	echo "Received msg: $buf   \n";
	
	//数据传送 向客户端写入返回结果
	$msg = "welcome \n";
socket_write($msgsock, $msg, strlen($msg)) or die("socket_write() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) ."/n");
	//一旦输出被返回到客户端,父/子socket都应通过socket_close($msgsock)函数来终止
    socket_close($msgsock);
} while (true);
socket_close($sock);

客户端代码：

<?php
/**
 * File name:client.php
 * 客户端代码
 * 
 * @author guisu.huang
 * @since 2012-04-11
 */
set_time_limit(0);

$host = "127.0.0.1";
$port = 2046;
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)or die("Could not create	socket\n"); // 创建一个Socket
 
$connection = socket_connect($socket, $host, $port) or die("Could not connet server\n");    //  连接
socket_write($socket, "hello socket") or die("Write failed\n"); // 数据传送 向服务器发送消息
while ($buff = socket_read($socket, 1024, PHP_NORMAL_READ)) {
    echo("Response was:" . $buff . "\n");
}
socket_close($socket);

使用cli方式启动server：

<span style="font-family:Arial,Helvetica,Georgia,sans-serif; color:#525454"><span style="line-height:24px">php server.php</span></span><span style="font-family:Arial,Helvetica,Georgia,sans-serif; color:#525454"><span style="line-height:24px"></span></span><span style="font-family:Arial,Helvetica,Georgia,sans-serif; color:#525454"><span style="line-height:24px"></span></span>

这里注意socket_read函数：

Le paramètre de type facultatif est une constante nommée :
PHP_BINARY_READ - utilise la fonction système recv(). Sécurité pour la lecture des données binaires. (par défaut en PHP = 4.1.0)
PHP_NORMAL_READ - la lecture s'arrête à n ou r (par défaut en PHP = 4.0.6)

Pour le paramètre PHP_NORMAL_READ, si le résultat de la réponse du serveur n'est pas n. Cause socket_read() : impossible de lire depuis le socket

3. Programmation d'E/S simultanées en PHP

Texte original : http://rango.swoole.com/ archives /508

1) Blocage de la synchronisation multi-processus/multi-thread

Les premiers programmes côté serveur ont résolu le problème de la concurrenceIO via multi-processus et multi-thread. Le modèle de processus est apparu le plus tôt et le concept de processus existe depuis la naissance du système Unix. Les premiers programmes côté serveur sont généralement AccepterUn processus est créé lorsqu'un client se connecte, puis le processus enfant entre dans la boucle zone de blocage de synchronisation Interagissez avec les connexions client et envoyez et recevez des données de traitement.

Le mode multi-threading est apparu plus tard, les threads sont plus légers que les processus et la pile mémoire est partagée entre les threads, donc l'interaction entre différents threads sont très faciles à mettre en œuvre. Par exemple, dans un programme tel qu'un salon de discussion, les connexions des clients peuvent interagir les unes avec les autres et les joueurs du salon de discussion peuvent envoyer des messages à n'importe quelle autre personne. Il est très simple à implémenter en mode multi-thread, et une connexion client peut être directement lue et écrite dans le thread. Le mode multi-processus nécessite l'utilisation de pipelines, de files d'attente de messages et de mémoire partagée pour réaliser une interaction de données, collectivement appelée communication inter-processus (

IPC ), ce qui ne peut être réalisé qu’avec des technologies complexes.

Exemple de code :

Multi-processus/Le processus du modèle de fil est

1. Créez un socket, liez le port du serveur (bind), port d'écoute (écouter), en PHP Utilisez stream_socket_server pour compléter les 3 étapes ci-dessus avec une fonction, De Bien sûr, vous pouvez également utiliser l'extension php sockets pour les implémenter séparément.
2. entre dans la boucle while, bloquant dans accepter En termes de fonctionnement, attendez que la connexion client arrive. À ce moment-là, le programme entrera en état de veille jusqu'à ce qu'un nouveau client initie une connexion au serveur, et le système d'exploitation réveillera ce processus. La fonction accepter renvoie la socket
3. La principale le processus passe fork sous le modèle multi-processus (php: pcntl_fork) Pour créer un processus enfant, utilisez pthread_create(php: new Thread) Créez un fil de discussion enfant. Sauf indication contraire ci-dessous, le processus sera utilisé pour représenter le fil de discussion /.
4. Une fois que le processus enfant est créé avec succès, il entre dans la boucle while, bloquant dans Sur l'appel recv(php: fread), attendez que le client envoie des données à le serveur.Après avoir reçu les données, le programme serveur les traite puis utilise send (php: fwrite) Envoyer la réponse au client. Un service de connexion longue continuera à interagir avec le client, tandis qu'un service de connexion courte se fermera dès réception d'une réponse.
5. Lorsque la connexion client est fermée, le processus enfant se termine et détruit toutes les ressources. Le processus principal recyclera ce processus enfant.

Le plus gros problème avec ce modèle est que le processus / de création et de destruction des threads est très cher gros. Le modèle ci-dessus ne peut donc pas être appliqué à des programmes serveur très chargés. La version améliorée correspondante résout ce problème, qui est le modèle classique Leader-Follower.

Exemple de code :

Sa caractéristique est qu'il sera créé après le programme démarreN processus. Chaque processus enfant entre dans Accepter et attend que de nouvelles connexions arrivent. Lorsque le client se connecte au serveur, l'un des processus enfants sera réveillé, commencera à traiter la demande du client et n'acceptera plus de nouvelles connexions TCP. Lorsque cette connexion est fermée, le processus enfant sera libéré, entrera à nouveau Accepter et participera au traitement des nouvelles connexions.

L'avantage de ce modèle est qu'il permet de réutiliser totalement le procédé, sans consommation supplémentaire et avec un très bon rendement. De nombreux programmes serveur courants sont basés sur ce modèle, tels que Apache, PHP-FPM .

Le modèle multi-processus présente également certains inconvénients.

1. Ce modèle s'appuie fortement sur le nombre de processus pour résoudre les problèmes de concurrence. Une connexion client nécessite un processus. Le nombre de processus de travail dépend de la capacité de traitement simultané. Le système d'exploitation est limité dans le nombre de processus qu'il peut créer.
2. Le démarrage d'un grand nombre de processus entraînera une consommation supplémentaire de planification de processus. Lorsqu'il y a des centaines de processus, la consommation de planification de changement de contexte de processus peut représenter CPUmoins de 1 % Vous pouvez l'ignorer. Si des milliers, voire des dizaines de milliers de processus sont lancés, la consommation montera en flèche. La consommation de planification peut représenter des dizaines de pour cent de CPU ou même 100 % .

Il existe également certains scénarios que le modèle multi-processus ne peut pas résoudre, comme les programmes de chat instantané (IM), un serveur doit maintenir des dizaines de milliers voire des centaines de milliers ou des millions de connexions en même temps (le problème classique C10K ), et le modèle multi-processus est insuffisant.

Il existe un autre scénario qui est aussi la faiblesse du modèle multi-processus. Généralement, le serveur Web démarre 100 processus si une requête consomme 100 ms, 100 les processus peuvent fournir 1000qps, cette capacité de traitement est plutôt bonne. Mais si la demande nécessite d'appeler l'interface Http du réseau externe, comme QQ , La connexion à Weibo prendra beaucoup de temps, une demande prend 10s. Ce processus 1 secondes ne peut gérer que 0,1 requêtes, 100 les processus ne peuvent atteindre que 10qps Cette capacité de traitement est trop faible.

Existe-t-il une technologie capable de gérer toutes les concurrences IO en un seul processus ? La réponse est oui, il s’agit de la technologie de réutilisation IO.

IORéutilisation/boucle d'événement /Asynchrone non bloquant

En faitIOL'histoire de la réutilisation est aussi longue que le multi-processus, Linuxest fourni depuis longtempsselect l'appel système peut maintenir 1024 connexions en un seul processus. Plus tard, l'appel système poll a été ajouté et certaines améliorations ont été apportées à poll. Résolu le problème de la limite 1024 et peut maintenir n'importe quel nombre de connexions. Mais select/poll Un autre problème est qu'il doit boucler pour détecter s'il y a des événements sur la connexion. Voici le problème, si le serveur a 100 millions de connexions, et qu'une seule connexion envoie des données au serveur à un certain moment, select/polldoit boucler 100 dix mille fois, dont seulement 1 fois sont des succès, et les 9910 000 9999 fois sont invalides, gaspillant les ressources CPU .

Jusqu'àLinux 2.6 le noyau fournit un nouveau epollSystème L'appel peut maintenir un nombre illimité de connexions sans interrogation, ce qui résout véritablement le problème C10K. De nos jours, divers programmes de serveur IO asynchrones à haute concurrence sont basés sur epoll Implémentés, tels que Nginx, Node.js, Erlang, Golang. Un programme à processus unique et à thread unique comme Node.js peut gérer plus de 1 Des millionsTCP connexions, tout cela grâce à la technologie epoll.

IORéutilisez des programmes asynchrones non bloquants à l'aide du classique Reactor Modèle, RéacteurComme son nom l'indique, cela signifie réacteur Il ne traite aucun envoi et réception de données. Il ne peut surveiller que les changements d'événements d'un socket handle.

RéacteurIl y a4 opérations principales :

1. ajouterajouterpriseécouter réacteur, qui peut être prise d'écoute peut également rendre le client prise, ou tuyau, eventfd, signal, etc.
2. définirModifier la surveillance des événements Vous pouvez définir le type d'écoute, tel que lisible et inscriptible. Il est lisible et facile à comprendre. Pour prise d'écoute cela signifie qu'une nouvelle connexion client arrive et doit accepter. . Pour que les connexions client reçoivent des données, recv est requis. Les événements inscriptibles sont un peu plus difficiles à comprendre. Un SOCKET possède une zone de cache. Si vous souhaitez vous connecter au client, envoyez 2M ne peuvent pas être envoyées en une seule fois. Par défaut, la zone de cache TCP du système d'exploitation n'a que . 256K. Vous ne pouvez envoyer 256K qu'une fois le cache plein, envoyer<.> Renverra l'erreur EAGAIN. À ce stade, vous devez surveiller les événements inscriptibles. En programmation asynchrone pure, vous devez surveiller les événements inscriptibles pour vous assurer que l'opération envoyer est totalement non bloquante. .
del
3. retiré du réacteur, non Alors écoute pour l'événement
rappel
4. est la logique de traitement correspondante après que l'événement se produit, généralement dans ajouter / Définir une fois défini.Le langage C est implémenté avec des pointeurs de fonctions, JS peut utiliser des fonctions anonymes, PHPVous pouvez utiliser des fonctions anonymes, des tableaux de méthodes d'objet et des noms de fonctions de chaîne.

Reactor n'est qu'un générateur d'événements, en fait socket gère les opérations, telles que connecter/accepter, envoyer /recv, fermer est en rappel Terminé en . Pour un codage spécifique, veuillez vous référer au pseudocode suivant :

RéacteurLe modèle peut également être utilisé avec multi-processus, la combinaison de plusieurs threads peut non seulement obtenir un IO asynchrone non bloquant, mais également profiter de plusieurs cœurs. Les programmes de serveur asynchrone populaires actuels sont tous de cette manière : tels que

• Nginx : multi-processus Reactor
• Nginx+Lua : multi-processus Reactor+ Coroutine
• Golang : fil uniqueReactor+Coroutine multithread
• Swoole : Multi-threadReactor+ Multi-processusTravailleur

4. PHP socket内部源码

          从PHP内部源码来看，PHP提供的socket编程是在socket，bind,listen等函数外添加了一个层，让其更加简单和方便调用。但是一些业务逻辑的程序还是需要程序员自己去实现。
下面我们以socket_create的源码实现来说明PHP的内部实现。
前面我们有说到php的socket是以扩展的方式实现的。在源码的ext目录，我们找到sockets目录。这个目录存放了PHP对于socket的实现。直接搜索PHP_FUNCTION(socket_create)，在sockets.c文件中找到了此函数的实现。如下所示代码：

/* {{{ proto resource socket_create(int domain, int type, int protocol) U
   Creates an endpoint for communication in the domain specified by domain, of type specified by type */
PHP_FUNCTION(socket_create)
{
        long            arg1, arg2, arg3;
        php_socket      *php_sock = (php_socket*)emalloc(sizeof(php_socket));
 
        if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "lll", &arg1, &arg2, &arg3) == FAILURE) {
                efree(php_sock);
                return;
        }
 
        if (arg1 != AF_UNIX
#if HAVE_IPV6
                && arg1 != AF_INET6
#endif
                && arg1 != AF_INET) {
                php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "invalid socket domain [%ld] 
                specified for argument 1, assuming AF_INET", arg1);
                arg1 = AF_INET;
        }
 
        if (arg2 > 10) {
                php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "invalid socket type [%ld] specified for argument 2, assuming SOCK_STREAM", arg2);
                arg2 = SOCK_STREAM;
        }
 
        php_sock->bsd_socket = socket(arg1, arg2, arg3);
        php_sock->type = arg1;
 
        if (IS_INVALID_SOCKET(php_sock)) {
                SOCKETS_G(last_error) = errno;
                php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "Unable to create socket [%d]: %s", errno, php_strerror(errno TSRMLS_CC));
                efree(php_sock);
                RETURN_FALSE;
        }
 
        php_sock->error = 0;
        php_sock->blocking = 1;
        
        ZEND_REGISTER_RESOURCE(return_value, php_sock, le_socket);
}
/* }}} */

Zend API实际对c函数socket做了包装，供PHP使用。 而在c的socket编程中，我们使用如下方式初始化socket。

//初始化Socket  
    if( (socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){  
         printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
         exit(0);  
    }

5. socket函数

Description du nom de la fonction
socket_accept() accepte une connexion Socket
socket_bind() lie le socket à une IP activée l'adresse et le port
socket_clear_error() efface l'erreur de socket ou le dernier code d'erreur
socket_close() ferme une ressource socket
socket_connect() démarre une connexion socket
socket_create_listen() ouvre une socket en écoute sur le port spécifié
socket_create_pair() génère une paire de sockets indifférenciées dans un tableau
socket_create() génère un socket, ce qui équivaut à générer une structure de données de socket
socket_get_option() obtient l'option de socket
socket_getpeername( ) Obtenez l'adresse IP d'un hôte similaire distant
socket_getsockname() Obtenez l'adresse IP du socket local
socket_iovec_add() Ajoute un nouveau vecteur à un tableau scatter/agrégat
socket_iovec_alloc() Cette fonction crée une structure de données iovec qui peut envoyer, recevoir, lire et écrire
socket_iovec_delete() supprime un iovec alloué
socket_iovec_fetch() renvoie les données de la ressource iovec spécifiée
socket_iovec_free() libère une ressource iovec
socket_iovec_set() Définir la nouvelle valeur des données iovec
socket_last_error() Obtenez le dernier code d'erreur de la socket actuelle
socket_listen( ) Écouté par Toutes les connexions du socket spécifié
socket_read() lit les données de la longueur spécifiée
socket_readv() lit les données du tableau scatter/agrégat
socket_recv() Termine les données du socket vers le cache
socket_recvfrom() accepte les données du socket spécifié S'il n'est pas spécifié, il s'agit par défaut du socket actuel
socket_recvmsg() Recevoir des messages d'iovec
socket_select() Sélection multiple
socket_send() Cette fonction envoie des données à la socket connectée
socket_sendmsg() Envoyer un message au socket
socket_sendto() Envoyer un message au socket à l'adresse spécifiée
socket_set_block() dans le socket Définir en mode blocage
socket_set_nonblock() Définir en mode non-blocage dans le socket
socket_set_option() Définir l'option de socket
socket_shutdown( ) Cette fonction vous permet de fermer la lecture, l'écriture ou le socket spécifié
socket_strerror() renvoie une erreur détaillée avec le numéro d'erreur spécifié
socket_write() écrit des données dans le cache de socket
socket_writev() écrit des données dans un tableau scatter/agrégat

6. PHP Socket模拟请求

我们使用stream_socket来模拟：

/**
 * 
 * @param $data= array=array('key'=>value)
 */
function post_contents($data = array()) {
    $post = $data ? http_build_query($data) : '';
    $header = "POST /test/ HTTP/1.1" . "\n";
    $header .= "User-Agent: Mozilla/4.0+(compatible;+MSIE+6.0;+Windows+NT+5.1;+SV1)" . "\n";
    $header .= "Host: localhost" . "\n";
    $header .= "Accept: */*" . "\n";
    $header .= "Referer: http://localhost/test/" . "\n";
    $header .= "Content-Length: ". strlen($post) . "\n";
    $header .= "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded" . "\n";
    $header .= "\r\n";
    $ddd = $header . $post;
    $fp = stream_socket_client("tcp://localhost:80", $errno, $errstr, 30);
    $response = '';
    if (!$fp) {
        echo "$errstr ($errno)<br />\n";
    } else {
        fwrite($fp, $ddd);
        $i = 1;
        while ( !feof($fp) ) {
            $r = fgets($fp, 1024);
            $response .= $r;
            //处理这一行
        }
    }
    fclose($fp);
    return $response;
}

注意，以上程序可能会进入死循环；

这个PHP的feof($fp) 需要注意的地方了，我们来分析为什么进入死循环。

        while ( !feof($fp) ) {
            $r = fgets($fp, 1024);
            $response .= $r;
        }

实际上，feof是可靠的，但是结合fgets函数一块使用的时候，必须要小心了。一个常见的做法是：

$fp = fopen("myfile.txt", "r");
while (!feof($fp)) {
   $current_line = fgets($fp);
   //对结果做进一步处理,防止进入死循环
}

当处理纯文本的时候，fgets获取最后一行字符后，foef函数返回的结果并不是TRUE。实际的运算过程如下：

 1) while（）继续循环。

 2) fgets 获取倒数第二行的字符串

 3) feof返回false，进入下一次循环

 4）fgets获取最后一行数据

 5)  一旦fegets函数被调用，feof函数仍然返回的是false。所以继续执行循环

 6) fget试图获取另外一行，但实际结果是空的。实际代码没有意识到这一点，试图处理另外根本不存在的一行，但fgets被调用了，feof放回的结果仍然是false

 7)    .....

8) 进入死循环

推荐学习：《PHP视频教程》

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!