PHP 애플리케이션의 동시성 및 병렬성 처리: 기술 및 도구

PHP 애플리케이션의 동시성 및 병렬성 처리

동시성과 병렬성은 종종 같은 의미로 사용되지만, 특히 애플리케이션 성능의 맥락에서 서로 다른 의미를 갖습니다. PHP 애플리케이션에서는 PHP의 동기 실행 모델로 인해 이러한 개념을 관리하는 것이 어려울 수 있습니다. 그러나 애플리케이션의 요구 사항에 따라 동시성 및 병렬성을 효과적으로 처리하는 데 활용할 수 있는 여러 기술과 도구가 있습니다.

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1. 동시성 대 병렬성

• 동시성은 여러 작업을 전환하여 동시에 처리할 수 있는 애플리케이션의 기능을 의미합니다. 작업을 동시에 실행해야 하는 것은 아니지만 일반적으로 인터리브 실행을 통해 그렇게 하는 것처럼 보입니다.
• 병렬성은 여러 CPU 코어를 활용하여 여러 작업을 동시에, 말 그대로 병렬로 실행하는 것을 말합니다.

PHP에서는 기본적으로 단일 스레드 언어이므로 병렬 처리를 위해서는 일반적으로 추가 라이브러리나 도구가 필요합니다. 그러나 올바른 접근 방식을 사용하면 PHP의 동기 모델 내에서 동시성을 처리할 수 있습니다.

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2. PHP에서 동시성 처리

PHP의 동시성은 다양한 방법으로 달성할 수 있습니다.

아. pcntl_fork()와 함께 다중 프로세스(포킹) 사용

PHP는 프로세스 관리를 위한 pcntl(프로세스 제어) 확장을 제공합니다. 이 확장을 사용하면 각각 별도의 작업을 동시에 처리할 수 있는 새로운 프로세스를 분기할 수 있습니다.

예:

<?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
}
?>

이 접근 방식은 하위 프로세스를 분기하여 작업을 병렬로 처리함으로써 동시성을 허용하지만 각 프로세스가 독립적으로 실행되므로 진정한 병렬성은 아닙니다.

제한사항:

• pcntl 확장은 일부 PHP 설정(예: 공유 호스팅 환경)에서 사용할 수 없습니다.
• 프로세스 오버헤드로 인해 많은 계산이 필요한 작업에는 적합하지 않습니다.

ㄴ. 멀티스레딩을 위한 pthread 사용(더 이상 사용되지 않음)

pthreads 확장을 사용하면 PHP에서 멀티스레딩을 구현할 수 있습니다. 이는 PHP가 동일한 프로세스 내에서 스레드를 생성할 수 있는 진정한 병렬성을 제공했습니다. 그러나 이 확장은 PHP 7.4부터 더 이상 사용되지 않으며 더 이상 권장되지 않습니다.

대안: 최신 버전의 PHP의 경우 병렬(아래 참조)이나 메시지 대기열과 같은 외부 서비스와 같은 최신 기술을 사용해야 합니다.

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3. PHP에서 병렬 처리

PHP에서 병렬성(작업의 진정한 동시 실행)을 달성하려면 다중 처리 또는 다중 스레딩 기능이 필요합니다. PHP는 언어 수준에서 이를 기본적으로 지원하지 않지만 병렬 처리를 구현할 수 있는 외부 라이브러리와 도구가 있습니다.

아. 병렬 확장 사용(PHP 7.2에 권장)

병렬 확장은 PHP의 멀티스레딩을 위한 최신 솔루션입니다. 이를 통해 PHP 스크립트는 병렬 작업을 생성하고 여러 CPU 코어에서 동시에 실행할 수 있습니다.

예:

<?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
}
?>

이를 통해 멀티 코어 프로세서를 활용하여 작업을 병렬로 실행할 수 있습니다. 병렬 확장은 pthread보다 훨씬 더 효율적이고 사용하기 쉽습니다.

장점:

• 최신 PHP 버전과 진정한 병렬성을 제공합니다.
• 스레드 간 병렬 실행 및 통신을 위한 간단한 API

제한사항:

• 일부 PHP 환경에서는 병렬 확장을 사용할 수 없습니다.
• 주로 명령줄 PHP용으로 설계되었으며 웹 요청에서는 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.

ㄴ. 병렬화를 위해 외부 도구 사용

• Gearman: Gearman은 여러 작업자에게 작업을 분배할 수 있는 작업 서버입니다. 이를 통해 PHP 애플리케이션은 작업을 여러 시스템이나 프로세스로 오프로드하여 동시성과 병렬성을 제공할 수 있습니다. Gearman은 비동기적으로 배포되고 처리될 수 있는 작업에 적합합니다.

• RabbitMQ: RabbitMQ와 같은 메시지 브로커는 여러 작업자에게 작업을 분산시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 작업을 대기열로 보내면 여러 작업자가 동시에 작업을 처리할 수 있습니다. 이는 작업을 서로 독립적으로 수행할 수 있는 경우 좋은 솔루션입니다.

• ReactPHP 및 Swoole: 이벤트 기반 동시성을 위해 ReactPHP 및 Swoole과 같은 라이브러리를 사용하여 비동기 작업을 처리할 수 있습니다. ReactPHP는 비차단 I/O 작업을 허용하여 애플리케이션에서 동시 요청을 보다 효율적으로 만들 수 있습니다. Swoole은 코루틴 기반 병렬성을 제공하므로 PHP가 여러 실행 스레드를 관리할 수 있습니다.

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4. 동시 I/O 관리(비차단)

PHP 애플리케이션에서 동시성이 자주 필요한 주요 영역 중 하나는 데이터베이스 쿼리, API 호출, 파일 읽기/쓰기 등 I/O 바인딩 작업입니다. 비차단 I/O의 경우 다음을 사용할 수 있습니다.

아. 리액트PHP

ReactPHP는 차단 없이 비동기 I/O 작업을 처리할 수 있는 저수준 라이브러리입니다. 이벤트 루프를 사용하여 추가 스레드나 프로세스 없이 여러 작업을 동시에 처리합니다.

예:

<?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
}
?>

이 예에서 ReactPHP는 기본 실행을 차단하지 않고 HTTP 요청을 동시에 처리할 수 있습니다.

ㄴ. 스울

Swoole은 비동기식, 병렬 및 코루틴 기능을 제공하는 고성능 코루틴 기반 PHP 확장입니다. 작업을 동시 및 병렬로 처리하도록 설계되었으므로 많은 수의 요청을 동시에 처리해야 하는 PHP 애플리케이션에 탁월한 선택입니다.

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5. PHP의 동시성 및 병렬성에 대한 고려 사항

PHP는 본질적으로 동시성 및 병렬성을 처리하도록 구축되지 않았지만 이러한 기술과 라이브러리는 여러 작업을 동시에 또는 병렬로 관리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 다음은 PHP에서 동시성 및 병렬성을 처리할 때 고려해야 할 몇 가지 사항입니다.

• 리소스 관리: 동시성 및 병렬성을 처리하려면 일반적으로 더 많은 메모리와 CPU 리소스가 필요하므로 애플리케이션의 리소스 사용량을 면밀히 모니터링해야 합니다.
• 오류 처리: 동시 또는 병렬 프로세스에서 오류를 관리하는 것은 까다로울 수 있습니다. 각 프로세스나 스레드에서 예외와 오류를 올바르게 처리해야 합니다.
• 데이터베이스 연결: 병렬 작업에 데이터베이스 쿼리가 포함된 경우 각 프로세스/스레드에 자체 데이터베이스 연결이 있는지 확인하거나 연결 풀링을 사용하여 경합을 방지하세요.
• 환경: 일부 동시성 및 병렬 처리 기술(예: 병렬 확장, pcntl 등)은 실행 시간이나 메모리가 제한된 웹 서버(예: 공유 호스팅)에서 작동하지 않을 수 있습니다. 이러한 도구는 일반적으로 CLI 기반 PHP 애플리케이션에 더 적합합니다.

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결론

PHP에서 동시성 및 병렬성을 처리하려면 PHP가 여러 프로세스 및 스레드와 작동하는 방식을 이해해야 합니다. 개발자는 pcntl, 병렬과 같은 확장이나 ReactPHP 및 Swoole과 같은 라이브러리를 사용하여 여러 작업을 동시에 또는 병렬로 처리할 수 있으며 이를 통해 I/O 바인딩 및 CPU 성능을 향상시킬 수 있습니다. 바운드 작업.

올바른 도구를 선택하는 것은 I/O 바인딩 작업(ReactPHP 또는 Swoole)을 처리하는지 또는 여러 CPU 코어에 걸쳐 작업을 처리해야 하는지(병렬 또는 pcntl 사용)와 같은 애플리케이션 요구 사항에 따라 다릅니다. .

위 내용은 PHP 애플리케이션의 동시성 및 병렬성 처리: 기술 및 도구의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!