Swoole の動作: コルーチンを使用してアプリケーションのパフォーマンスを向上させる方法

Swoole の実際の動作: コルーチンを使用してアプリケーションのパフォーマンスを向上させる方法

インターネット アプリケーションがますます複雑になるにつれて、パフォーマンスがますます重要な問題になってきています。コルーチン用の高性能ネットワーク通信フレームワークである Swoole は、この問題をうまく解決できます。この記事では、Swoole コルーチンの基本概念をいくつか紹介し、例を挙げてコルーチンを使用してアプリケーションのパフォーマンスを向上させる方法を示します。

1. コルーチンとは何ですか?

コルーチンは、単一のスレッドでマルチタスクのコラボレーションを実現し、コルーチン間を自由に移動できる軽量のスレッドです。 Swoole では、コルーチンによって非同期プログラミングの複雑さが簡素化され、コルーチンを通じて、同期コードを書くのと同じように非同期コードを書くことができ、コードの可読性と保守性が向上します。

2. コルーチンの基本的な使い方

Swoole では、コルーチンは swoole_coroutine_create 関数によって作成されます。コードは次のとおりです:

//创建协程
$cid = swoole_coroutine_create(function(){
    echo "Hello Coroutine
";
});

//若主线程不阻塞，则协程无法执行

コルーチンを作成した後、次のことが必要です。使用する swoole_event_wait 関数は、コルーチンの実行を待機するために使用されます。コードは次のとおりです:

//创建协程
$cid = swoole_coroutine_create(function(){
    echo "Hello Coroutine
";
});

//等待协程执行
swoole_event_wait();

上記のコードは、コルーチンが正常に実行されたことを示す「Hello Coroutine」を出力できます。

コルーチンでは、swoole_coroutine_yield 関数を使用して、現在のコルーチンを放棄し、他のコルーチンを実行させることもできます。コードは次のとおりです:

$cid1 = swoole_coroutine_create(function(){
    echo "Coroutine 1
";
    swoole_coroutine_yield();
    echo "Coroutine 1 resume
";
});

$cid2 = swoole_coroutine_create(function(){
    echo "Coroutine 2
";
    swoole_coroutine_yield();
    echo "Coroutine 2 resume
";
});

swoole_coroutine_resume($cid1);
swoole_coroutine_resume($cid2);
swoole_event_wait();

上記のコードでは、2 つのコルーチンが最初に作成されたプロセスを実行し、swoole_coroutine_resume 関数を使用して 2 つのコルーチンの実行をそれぞれ再開します。コルーチン内で swoole_coroutine_yield 関数が呼び出されるため、コルーチンはそれぞれ「コルーチン 1」と「コルーチン 2」を出力し、両方とも実行を一時停止します。最後に、コルーチンが 1 サイクルを完了すると、CPU を取得し、それぞれ「コルーチン 1 再開」と「コルーチン 2 再開」を出力します。

3. コルーチンの一般的に使用されるスキル

1. 同時タスクの処理

Swoole では、複数のコルーチンの同時実行は、 swoole_coroutine_wait関数と同期処理のコードは以下の通りです。

$tasks = [
    "task1" => function () {
        sleep(1);
        return "Task 1 Done
";
    },
    "task2" => function () {
        sleep(1);
        return "Task 2 Done
";
    },
];

$results = [];

foreach ($tasks as $name => $task) {
    $cid = swoole_coroutine_create(function () use ($name, $task, &$results) {
        $result = $task();
        $results[$name] = $result;
    });
    swoole_coroutine_resume($cid);
}

swoole_coroutine_wait();
print_r($results);

上記のコードでは、まず2つのタスクを定義し、そのタスクを実行する関数にsleep(1)を追加してタスクの実行時間をシミュレートし、次に、foreach ループを使用して 2 つのタスク (コルーチン) を作成し、実行結果を $results 配列に保存し、最後に swoole_coroutine_wait 関数を呼び出してコルーチンの完了を待って実行結果を取得します。

2. IO タスクの処理

Swoole では、swoole_coroutine_system_exec 関数を使用してシステム コマンドを非同期に実行し、結果を返すことができます。コードは次のとおりです:

function async_exec($cmd)
{
    $fp = popen($cmd, "r");
    if ($fp) {
        while (!feof($fp)) {
            yield fread($fp, 8192);
        }
        pclose($fp);
    }
}

$s = microtime(true);
$coroutine = async_exec('ls /');
foreach ($coroutine as $stdout) {
    echo $stdout;
}
$e = microtime(true);
echo "Time used: " . ($e - $s) . "s
";

上記のコードでは、async_exec 関数を使用してシステム コマンドを非同期に実行し、yield を使用して出力結果を徐々に読み取り、最終的にコマンドの実行時間を出力しています。

3. 接続プール技術

Swoole にはデータベース接続プール機能が組み込まれており、swoole_mysql コルーチン クライアントを通じてデータベース操作を簡素化し、同時実行効率を向上させることができます。コードは次のとおりです。

$pool = new SwooleCoroutineChannel(10);
for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
    $conn = new SwooleCoroutineMySQL();
    $conn->connect([
        'host' => '127.0.0.1',
        'user' => 'root',
        'password' => '123456',
        'database' => 'test',
    ]);
    $pool->push($conn);
}

go(function () use ($pool) {
    $conn = $pool->pop();
    $result = $conn->query('select * from users');
    //...
    $pool->push($conn);
});

上記のコードでは、まず接続プールを作成し、for ループを使用して 10 個の MySQL 接続を作成し、それらを接続プールに追加します。次に、 go 関数を使用してコルーチンを作成します。接続プールから接続を取り出します。データベース クエリ操作を実行し、最後に接続を接続プールに戻します。接続プールの利点は、接続の作成と破棄によって生じるオーバーヘッドを削減し、データベース操作のパフォーマンスを向上できることです。

4. Swoole を使用してマイクロサービス アプリケーションのパフォーマンスを向上させる例

Swoole には非常に強力なコルーチン プログラミング機能があり、開発者が高性能で同時実行性の高いサーバー側アプリケーションを効率的に作成するのに役立ちます。 。以下では、マイクロサービス アプリケーションを例として、Swoole のコルーチン テクノロジを使用してアプリケーションのパフォーマンスを向上させる方法を示します。

1. マイクロサービス シミュレーション プログラム

まず、単純なマイクロサービス プログラムを作成します。コードは次のとおりです。

<?php
//微服务1
function service1($str)
{
    $result = file_get_contents("http://127.0.0.1:8888/service2?str=".$str);
    return strtoupper($result);
}

//微服务2
function service2($str)
{
    return md5($str);
}

//路由处理
$uri = $_SERVER['REQUEST_URI'];
if (preg_match("/^/service1?str=(.*)$/", $uri, $match)) {
    echo service1($match[1]);
} elseif (preg_match("/^/service2?str=(.*)$/", $uri, $match)) {
    echo service2($match[1]);
} else {
    echo "Unknown Request: ".$uri;
}

上記のプログラムは単純なマイクロサービスです。プログラム サービス シミュレーション プログラムは、service1 と service2 の 2 つのサービスを提供します。サービス 1 はサービス 2 を呼び出し、返された結果を大文字に変換し、サービス 2 は入力文字列を MD5 で暗号化して返します。

2. Swoole を使用してマイクロサービスのコルーチン バージョンを実装します

Swoole を使用してマイクロサービスのコルーチン バージョンを実装します。コードは次のとおりです:

<?php
$http = new SwooleHttpServer("0.0.0.0", 8888);

$http->on("request", function ($request, $response) {
    $uri = $request->server['request_uri'];
    if (preg_match("/^/service1?str=(.*)$/", $uri, $match)) {
        $result = go(function () use ($match) {
            $str = $match[1];
            $result = await service2($str);
            return strtoupper($result);
        });
        $response->end($result);
    } elseif (preg_match("/^/service2?str=(.*)$/", $uri, $match)) {
        $result = go(function () use ($match) {
            $str = $match[1];
            $result = await service2($str);
            return $result;
        });
        $response->end($result);
    } else {
        $response->end("Unknown Request: ".$uri);
    }
});

$http->start();

async function service1($str)
{
    $result = await service2($str);
    return strtoupper($result);
}

async function service2($str)
{
    //模拟异步IO操作
    usleep(1000000);
    return md5($str);
}

上記のコードでは、Swoole の HTTP コルーチン サーバーを使用してマイクロサービスを提供し、要求された URI を解析して、対応するサービスを呼び出します。サービス 1 の処理では、サービス 2 のサービスが呼び出されて結果が返されますが、呼び出し方法は go 関数による非同期であり、await キーワードを使用して非同期呼び出し結果を待ちます。各マイクロサービス実装では、非同期 IO 操作を使用して実際のネットワーク IO をシミュレートし、Swoole コルーチンの特性をよりよく反映します。

概要

Swoole は、開発者が効率的で高性能なネットワーク通信プログラムを作成するのに役立つ、非常に強力なコルーチン プログラミング機能を提供します。アプリケーションの実装では、開発者はコルーチン テクノロジを使用して、非同期プログラミングを簡素化し、同時実行効率を向上させることができます。上記の例では、Swoole を使用してマイクロサービスのコルーチン バージョンを実装しました。これにより、アプリケーションのパフォーマンスと保守性が大幅に向上しました。実際の実装では、アプリケーションのパフォーマンスをさらに最適化するために、アプリケーションの特性に基づいて適切な非同期 IO 操作、接続プール、その他のテクノロジを選択することも必要です。

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