swoole コルーチンに 3 回尋ねられたとき、私は泣きそうになりました。

#swoole チュートリアルコルーチンに関連する面接の質問の紹介

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swoole チュートリアル

#プロセスとは何ですか?

プロセスはアプリケーションの起動インスタンスです。独立したファイル リソース、データ リソース、およびメモリ空間。

スレッドとは何ですか?

スレッドはプロセスに属し、プログラムの実行者です。プロセスには少なくとも 1 つのメイン スレッドが含まれており、さらに多くの子スレッドを持つこともできます。スレッドには 2 つのスケジューリング戦略があり、1 つはタイムシェアリング スケジューリング、もう 1 つはプリエンプティブ スケジューリングです。

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コルーチンとは何ですか?

コルーチンは軽量のスレッドであり、コルーチンもスレッドに属し、コルーチンはスレッド内で実行されます。コルーチンのスケジューリングはユーザーが手動で切り替えるため、ユーザースペーススレッドとも呼ばれます。コルーチンの作成、切り替え、一時停止、破棄はすべてメモリ操作であり、消費量は非常に少なくなります。コルーチンのスケジューリング戦略は、協調スケジューリングです。

Swoole コルーチンの原理

• Swoole4 シングルスレッドでマルチプロセスであるため、同じプロセスで同時に実行されるコルーチンは 1 つだけです。 。

• Swoole サーバーはデータを受信し、ワーカー プロセスで onReceive コールバックをトリガーして Ctrip を生成します。 Swoole はリクエストごとに対応する Ctrip を作成します。コルーチン内にサブコルーチンを作成することもできます。

• コルーチンの基礎となる実装はシングルスレッドであるため、同時に動作するコルーチンは 1 つだけであり、コルーチンの実行はシリアルです。

• そのため、マルチタスクとマルチコルーチンを実行すると、1 つのコルーチンが実行されていると、他のコルーチンは動作を停止します。現在のコルーチンは、ブロッキング IO 操作を実行するとハングし、基礎となるスケジューラーがイベント ループに入ります。 IO 完了イベントが発生すると、基礎となるスケジューラーはイベントに対応するコルーチンの実行を再開します。 。したがって、コルーチンには IO 時間が消費されず、同時実行性の高い IO シナリオに非常に適しています。 (以下に示すように)

Swoole のコルーチン実行プロセス

• コルーチンには IO がなく、待機中です。通常の実行の場合、PHP コードは実行フローの切り替えを引き起こしません

• コルーチンが IO に遭遇すると、待機し、すぐに制御を切り替えます。IO が完了すると、実行フローは切り替えられます。

• コルーチンと並列コルーチンは、前のコルーチンと同じロジックで順番に実行されます

• コルーチンのネストされた実行プロセスIO が発生するまで外側から内側へ層ごとに入力され、外側のコルーチンに切り替わります。親コルーチンは子コルーチンの終了を待ちません

の実行シーケンスコルーチン

最初に基本を見てみましょう。例:

go(function () {
    echo "hello go1 \n";});echo "hello main \n";go(function () {
    echo "hello go2 \n";});

go() は \Co::create()## の略称です。 #、コルーチンの作成に使用され、コールバック内でコールバックをパラメーターとして受け入れます コードは、この新しく作成されたコルーチンで実行されます。 備考:

\Swoole\Coroutine

は # に省略できます。 ##\Co上記コード 実行結果:

root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# php co.phphello go1
hello main
hello go2

実行結果は普段コードを書く順番と変わらないようですが、実際の実行プロセス:

このコードを実行すると、システムは新しいプロセスを開始します。

• は
go()
• に遭遇し、現在のプロセスにコルーチンが生成されます。プロセス、

  heelo go1 がコルーチンに出力され、コルーチンが終了します

  プロセスはコードの実行を継続し、
hello main
• を出力します。
  コルーチンを生成し、コルーチン内で # を出力します。 ##heelo go2
、コルーチンが終了します

• このコードを実行すると、システムが新しいプロセスを開始します。この文が理解できない場合は、次のコードを使用できます:

  // co.php<?phpsleep (100);

実行し、

ps aux

を使用してシステム内のプロセスを表示します:

root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# php co.php &⏎
root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# ps auxPID   USER     TIME   COMMAND
    1 root       0:00 php -a   10 root       0:00 sh   19 root       0:01 fish  749 root       0:00 php co.php  760 root       0:00 ps aux
⏎

少し変更を加えてコルーチンのスケジューリングを体験してみましょう: <pre class="brush:php;toolbar:false">use Co;go(function () {     Co::sleep(1); // 只新增了一行代码     echo &quot;hello go1 \n&quot;;});echo &quot;hello main \n&quot;;go(function () {     echo &quot;hello go2 \n&quot;;});</pre>

\Co::sleep()

関数 function は

sleep()## に似ています。 # ですが、IO 待ちをシミュレートしています (IO については後で詳しく説明します)。実行結果は次のとおりです:

root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# php co.phphello main
hello go2
hello go1

なぜ順次実行されないのですか? 実際の実行プロセス: #このコードを実行すると、システムは新しいプロセスを開始しますencounters

go()

、現在のプロセスでコルーチンが生成されます

• コルーチンは IO ブロックに遭遇します (ここにあります)
Co::sleep()
• シミュレートされた IO 待機)、コルーチンは制御を放棄し、コルーチンに入ります。プロセス スケジューリング キュー プロセスは下向きに実行を続け、
hello main## を出力します。
• # 次のコルーチンを実行し、出力 hello go2
• 前のコルーチンの準備が完了し、実行を続行し、出力 hello go1
• この時点で、コルーチンと swoole のプロセスの関係、およびコルーチンのスケジュール設定がすでに確認できています。今すぐプログラムを変更しましょう:

go(function () {
    Co::sleep(1);
    echo "hello go1 \n";});echo "hello main \n";go(function () {
    Co::sleep(1);
    echo "hello go2 \n";});

I think出力がどのようになるかはすでにわかっています:<pre class="brush:php;toolbar:false">root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# php co.phphello main hello go1 hello go2 ⏎</pre> <h2>协程快在哪? 减少IO阻塞导致的性能损失</h2> <p>大家可能听到使用协程的最多的理由, 可能就是 协程快. 那看起来和平时写得差不多的代码, 为什么就要快一些呢? 一个常见的理由是, 可以创建很多个协程来执行任务, 所以快. 这种说法是对的, 不过还停留在表面.</p> <p>首先, 一般的计算机任务分为 2 种:</p> <ul> <li>CPU密集型, 比如加减乘除等科学计算</li> <li> <li>IO 密集型, 比如网络请求, 文件读写等</li> </ul> <p>其次, 高性能相关的 2 个概念:</p> <ul> <li>并行: 同一个时刻, 同一个 CPU 只能执行同一个任务, 要同时执行多个任务, 就需要有多个 CPU 才行</li> <li> <li>并发: 由于 CPU 切换任务非常快, 快到人类可以感知的极限, 就会有很多任务 同时执行 的错觉</li> </ul> <p>了解了这些, 我们再来看协程, 协程适合的是 IO 密集型 应用, 因为协程在 IO阻塞 时会自动调度, 减少IO阻塞导致的时间损失.</p> <p>我们可以对比下面三段代码:</p> <ul><li>普通版: 执行 4 个任务</li></ul> <pre class="brush:php;toolbar:false">$n = 4;for ($i = 0; $i &lt;pre class=&quot;brush:php;toolbar:false&quot;&gt;root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# time php co.php1528965075.4608: hello 01528965076.461: hello 11528965077.4613: hello 21528965078.4616: hello 3hello main real    0m 4.02s user    0m 0.01s sys     0m 0.00s ⏎</pre></pre> <ul><li>单个协程版:</li></ul> <pre class="brush:php;toolbar:false">$n = 4;go(function () use ($n) {     for ($i = 0; $i &lt;pre class=&quot;brush:php;toolbar:false&quot;&gt;root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# time php co.phphello main1528965150.4834: hello 01528965151.4846: hello 11528965152.4859: hello 21528965153.4872: hello 3real    0m 4.03s user    0m 0.00s sys     0m 0.02s ⏎</pre></pre> <ul><li>多协程版: 见证奇迹的时刻</li></ul> <pre class="brush:php;toolbar:false">$n = 4;for ($i = 0; $i &lt;pre class=&quot;brush:php;toolbar:false&quot;&gt;root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# time php co.phphello main1528965245.5491: hello 01528965245.5498: hello 31528965245.5502: hello 21528965245.5506: hello 1real    0m 1.02s user    0m 0.01s sys     0m 0.00s ⏎</pre><p>为什么时间有这么大的差异呢:</p></pre> <ul> <li><p>普通写法, 会遇到 IO阻塞 导致的性能损失</p></li> <li><p>单协程: 尽管 IO阻塞 引发了协程调度, 但当前只有一个协程, 调度之后还是执行当前协程</p></li> <li><p>多协程: 真正发挥出了协程的优势, 遇到 IO阻塞 时发生调度, IO就绪时恢复运行</p></li> </ul> <p>我们将多协程版稍微修改一下:</p> <ul><li>多协程版2: CPU密集型</li></ul> <pre class="brush:php;toolbar:false">$n = 4;for ($i = 0; $i &lt;pre class=&quot;brush:php;toolbar:false&quot;&gt;root@b98940b00a9b /v/w/c/p/swoole# time php co.php1528965743.4327: hello 01528965744.4331: hello 11528965745.4337: hello 21528965746.4342: hello 3hello main real    0m 4.02s user    0m 0.01s sys     0m 0.00s ⏎</pre><p>只是将 <code>Co::sleep() 改成了 sleep(), 时间又和普通版差不多了. 因为:

• sleep() 可以看做是 CPU密集型任务, 不会引起协程的调度

• Co::sleep() 模拟的是 IO密集型任务, 会引发协程的调度
  这也是为什么, 协程适合 IO密集型 的应用.

再来一组对比的例子: 使用 redis

// 同步版, redis使用时会有 IO 阻塞$cnt = 2000;for ($i = 0; $i connect('redis');
    $redis->auth('123');
    $key = $redis->get('key');}// 单协程版: 只有一个协程, 并没有使用到协程调度减少 IO 阻塞go(function () use ($cnt) {
    for ($i = 0; $i connect('redis', 6379);
        $redis->auth('123');
        $redis->get('key');
    }});// 多协程版, 真正使用到协程调度带来的 IO 阻塞时的调度for ($i = 0; $i connect('redis', 6379);
        $redis->auth('123');
        $redis->get('key');
    });}

性能对比:

# 多协程版root@0124f915c976 /v/w/c/p/swoole# time php co.phpreal    0m 0.54s
user    0m 0.04s
sys     0m 0.23s
⏎# 同步版root@0124f915c976 /v/w/c/p/swoole# time php co.phpreal    0m 1.48s
user    0m 0.17s
sys     0m 0.57s
⏎

swoole 协程和 go 协程对比: 单进程 vs 多线程

接触过 go 协程的 coder, 初始接触 swoole 的协程会有点 懵, 比如对比下面的代码:

package main

import (
    "fmt"
    "time")func main() {
    go func() {
        fmt.Println("hello go")
    }()

    fmt.Println("hello main")

    time.Sleep(time.Second)}

> 14:11 src $ go run test.go
hello main
hello go

刚写 go 协程的 coder, 在写这个代码的时候会被告知不要忘了 time.Sleep(time.Second), 否则看不到输出 hello go, 其次, hello go与 hello main 的顺序也和 swoole 中的协程不一样.

原因就在于 swoole 和 go 中, 实现协程调度的模型不同.

上面 go 代码的执行过程:

• 运行 go 代码, 系统启动一个新进程
• 查找 package main, 然后执行其中的 func mian()
• 遇到协程, 交给协程调度器执行
• 继续向下执行, 输出 hello main
• 如果不添加 time.Sleep(time.Second), main 函数执行完, 程序结束, 进程退出, 导致调度中的协程也终止

go 中的协程, 使用的 MPG 模型:

• M 指的是 Machine, 一个M直接关联了一个内核线程
• P 指的是 processor, 代表了M所需的上下文环境, 也是处理用户级代码逻辑的处理器
• G 指的是 Goroutine, 其实本质上也是一种轻量级的线程

而 swoole 中的协程调度使用 单进程模型, 所有协程都是在当前进程中进行调度, 单进程的好处也很明显 – 简单 / 不用加锁 / 性能也高.

无论是 go 的 MPG模型, 还是 swoole 的 单进程模型, 都是对 CSP理论 的实现.

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