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PHP에서 PTHREADS를 사용한 병렬 프로그래밍 - 기본 사항

Jennifer Aniston
Jennifer Aniston원래의
2025-02-10 08:57:09616검색

Parallel Programming with Pthreads in PHP - the Fundamentals 키 포인트

웹 서버 환경에서 pthreads 사용을 피하십시오 : 보안 및 확장 성 문제로 인해 이러한 환경 스레드에서 여러 환경을 효과적으로 처리 할 수 ​​없기 때문에 FCGI와 같은 웹 서버 환경에서는 pthreads를 사용해서는 안됩니다.

일회성 작업 또는 IO 바인딩 작업에 PTHREADS 사용 :
    를 수행하거나 많은 IO 작업이 필요한 작업의 경우 PTHREADS를 사용하여 기본 실행 스레드를 제거하고 별도로 처리 할 수 ​​있습니다. 스레드 이러한 작업은 성능을 향상시키는 데 사용됩니다.
  • 리소스를 최적화하기 위해 스레드를 재활용하십시오. 각 작업에 대한 새 스레드를 만드는 것은 많은 리소스를 사용하여 작업자 또는 풀 클래스를 통해 스레드를보다 효율적으로 관리하고 실행할 수 있습니다.
  • pthreads와 휘발성 클래스의 불변을 이해합니다. 기본적으로, 스레드를 확장하는 객체의 속성은 성능 저하를 피할 수 없으며 휘발성 클래스는 필요할 때 돌연변이를 관리하는 방법을 제공합니다 속성의. 스레드 안전에 대한 동기화 구현 :
  • 데이터 손상을 방지하고 여러 스레드가 공유 자원에 액세스 할 때 일관된 결과를 보장하려면 동기화 블록 및 스레드 및 스레드와 같은 pthreads가 제공하는 동기화 방법을 사용하십시오. : 알림 및 기타 방법.
  • 이 기사는 Christopher Pitt가 검토했습니다. itepoint 컨텐츠를 완벽하게 만드는 모든 Sitepoint Peer Reviewer에게 감사드립니다!
  • PHP 개발자는 병렬성을 거의 이용하지 않는 것 같습니다. 동기식 단일 스레드 프로그래밍의 단순성은 정말 매력적이지만 때로는 약간의 동시성을 사용하면 가치있는 성능 향상으로 이어질 수 있습니다.
  • 이 기사에서는 PTHREADS EXTENSION을 사용하여 PHP에서 스레드를 구현하는 방법을 배웁니다. 이를 위해서는 PHP 7.X의 ZTS (Zend Thread-SAFE) 버전의 설치와 PTHREADS v3의 설치가 필요합니다. (글을 쓰는 시점에서 PHP 7.1 사용자는 PTHREADS Repo의 마스터 브랜치에서 설치해야합니다. 소스에서 타사 확장을 구축하는 것에 대한 자세한 내용은이 기사 중 일부를 참조하십시오.) . 빠른 설명 : PTHREADS V2는 PHP 5.X를 목표로하며, 더 이상 지원되지 않습니다.
  • 교정과 내 게시물을 개선하는 데 도움을 준 Joe Watkins (Pthreads Extension의 제작자)에게 감사합니다! pthreads를 사용하지 않을 때 우리가 진행하기 전에, 나는 당신이 (그리고
  • )를 사용하지 말아야 할 상황을 먼저 설명하고 싶습니다.
pthreads v2에서는 웹 서버 환경 (즉, FCGI 프로세스)에서 pthreads를 사용하는 것이 좋습니다. PTHREADS v3 부터이 제안은 시행되므로 웹 서버 환경에서는 전혀 사용할 수 없습니다. 이 작업을 수행하는 두 가지 주요 이유는 다음과 같습니다.

    이 환경에서 여러 스레드를 사용하는 것은 안전하지 않습니다 (IO 문제 및 기타 문제를 일으킬 수 있음).
  1. 는 잘 확정되지 않습니다. 예를 들어, 일부 작업을 처리하기 위해 새 스레드를 생성하는 PHP 스크립트가 있다고 가정하고 요청할 때마다 스크립트가 실행됩니다. 이는 각 요청에 대해 응용 프로그램이 새 스레드를 생성 함을 의미합니다 (이것은 1 : 1 스레드 모델입니다 - 하나의 스레드는 하나의 요청에 해당합니다). 신청서가 초당 1,000 개의 요청을 처리하면 초당 1,000 스레드가 생성됩니다! 단일 시스템에서 너무 많은 스레드를 실행하면 빠르게 압도 될 것이며,이 문제는 요청 속도가 증가함에 따라 악화됩니다.
  2. 이것이 스레드 가이 환경에서 좋은 솔루션이 아닌 이유입니다. IO 차단 작업 (예 : HTTP 요청 수행)과 같은 스레드에 대한 솔루션을 찾고 있다면
  3. 비동기 프로그래밍 방향 는 AMP와 같은 프레임 워크를 통해 달성 할 수 있습니다. SitePoint는 관심이 있으시면이 주제에 대한 훌륭한 기사 (비동기 라이브러리 작성 및 Minecraft 수정)를 게시했습니다.
요점으로 돌아가서 주제로 바로 가자!

일회성 작업 때로는 일회성 작업을 다중 스레드 방식으로 처리하고 싶을 때 (예 : 일부 IO 바운드 작업을 수행하는 것). 이 경우 스레드 클래스를 사용하여 새 스레드를 생성하고 별도의 스레드에서 일부 작업 단위를 실행할 수 있습니다. 예 :

위의 실행 방법은 새 스레드에서 실행할 작업 단위입니다. 스레드 :: start가 호출되면 새 스레드가 생성되고 실행 메소드가 호출됩니다. 그런 다음 생성 된 스레드를 메인 스레드 (스레드 :: join을 통해)에 다시 연결하여 개별 스레드가 실행을 완료 할 때까지 차단됩니다. 이를 통해 결과를 출력하기 전에 작업이 실행을 완료하도록합니다 ($ task- & gt; 응답에 저장).

스레드 관련 논리 (실행 방법을 정의해야 함)로 클래스를 오염시키는 책임은 이상적이지 않을 수 있습니다. 이 클래스를 스레드 클래스를 확장 하여이 클래스를 분리 한 다음 다른 스레드에서 실행할 수 있습니다.

별도의 스레드에서 실행 해야하는 클래스는

가 어떤 식 으로든 나사산 클래스를 확장해야합니다. 이는 다른 스레드에서 실행하는 데 필요한 기능을 제공 할뿐만 아니라 암시 적 보안 및 유용한 인터페이스 (자원 동기화 등)를 제공하기 때문입니다.

pthreads에 의해 노출 된 클래스 계층 구조를 빠르게 이해합시다.

우리는 이미 스레드와 스레드 클래스의 기본 사항을 배웠으므로 나머지 3 개 (작업자, 휘발성 및 수영장)를 살펴 보겠습니다.

재활용 스레드 각 작업이 병렬화 될 때마다 새 스레드를 시작하는 데 비용이 많이 듭니다. PTHREADS는 PHP 내부의 스레드를 구현하기 위해 공유 무국적 아키텍처를 채택해야하기 때문입니다. 이는 PHP 통역사의 현재 인스턴스의 전체 실행 컨텍스트 (각 클래스, 인터페이스, 속성 및 함수 포함)가 생성 된 각 스레드에 대해 복사해야 함을 의미합니다. 이는 성능이 상당한 영향을 미칠 수 있으므로 스레드는 항상 가능한 한 많이 재사용해야합니다. 스레드를 재사용하는 두 가지 방법이 있습니다 : 작업자 사용 또는 수영장 사용.

작업자 클래스는 다른 스레드에서 일련의 작업을 동시에 수행하는 데 사용됩니다. 이는 새 작업자 인스턴스를 생성 한 다음 (새 스레드를 생성 함) 해당 스레드 (Worker :: Stack을 통해)에 작업을 쌓는 것으로 수행됩니다.

이것은 간단한 예입니다 :

출력 :

위의 스택은 Worker :: Stack을 통해 새로운 $ Worker Object에 15 개의 작업을 스택 순서로 처리합니다. 위에서 볼 수 있듯이 작업자 :: Collect Method는 작업이 실행 된 후 작업을 정리하는 데 사용됩니다. while 루프에서 사용함으로써, 우리는 모든 쌓인 작업이 실행되고 정리 될 때까지 메인 스레드를 차단 한 다음 Worker :: Shutdown을 트리거합니다. 작업자를 조기에 폐쇄하면 (즉, 작업이 여전히 실행되어야하는 반면) 모든 작업이 실행될 때까지 여전히 메인 스레드가 차단됩니다. 작업은 쓰레기를 수집하지 않으며 (메모리 누출을 유발합니다).

작업자 클래스는 작업자 :: 가장 오래된 스택 항목을 삭제하기 위해 작업자 :: 스택에서 항목 수를 실행하기 위해 getstacked를 포함하여 다른 작업 스택 관련 메소드를 제공합니다. 작업자의 스택은 실행될 작업 만 저장합니다. 스택의 작업이 실행되면 쓰레기 수집을 위해 다른 (내부) 스택에 삭제되어 (Worker :: Collect)를 삭제합니다.

많은 작업을 수행 할 때 스레드를 재사용하는 또 다른 방법은 풀 클래스를 통해 스레드 풀을 사용하는 것입니다. 스레드 풀은 일련의 작업자에 의해 구동됩니다. 작업을 동시에 실행할 수 있도록 동시성 계수 (풀이 실행되는 스레드 수)가 수영장 생성시 지정됩니다.

작업자 풀을 사용하기 위해 위의 예제를 조정하겠습니다 :
<code class="language-php">$task = new class extends Thread {
    private $response;

    public function run()
    {
        $content = file_get_contents("http://google.com");
        preg_match("~<title>(.+)</title>~", $content, $matches);
        $this->response = $matches[1];
    }
};

$task->start() && $task->join();

var_dump($task->response); // string(6) "Google"</code>

출력 :

수영장 사용과 작업자 프로그램 사용간에 몇 가지 중요한 차이가 있습니다. 첫째, 수영장을 수동으로 시작할 필요가 없으며 작업을 수행하자마자 작업을 시작합니다. 둘째, 작업을 쌓는 대신 풀에 Parallel Programming with Pthreads in PHP - the Fundamentals 를 제출합니다. 또한 풀 클래스는 스레드로 확장되지 않으므로 작업자와 달리 다른 스레드로 전달되지 않을 수 있습니다.

좋은 관행으로, 작업을 완료 한 후에는 항상 작업자 프로그램 및 풀에 대한 작업을 수집하고 수동으로 닫아야합니다. 스레드 클래스를 통해 생성 된 스레드도 Creator 스레드에 다시 합류해야합니다.

PTHREADS 및 (비) 변동성

소개 될 마지막 클래스는 휘발성입니다. PTHREADS v3에 새로 추가되었습니다. 불변은 pthreads에서 중요한 개념이되었습니다. 따라서 기본적으로, 나사산 된 객체 자체 인 나사산 클래스의 속성은 이제 불변 할 수 없으므로 초기 할당 후에는 재 할당 할 수 없습니다. 이제 이러한 특성을 명시 적으로 돌연변이하는 경향이 있으며 새로운 휘발성 클래스를 사용하여 여전히 수행 할 수 있습니다.

새로운 불일치 제약 조건을 보여주는 예를 빨리 살펴 보겠습니다.

반면 휘발성 클래스의 나사산 속성은 변동성이 있습니다.

우리는 휘발성 클래스가 상위 클래스가 시행 한 불일치를 스레드 속성을 재 할당 (및 설정하지 않음) 허용하는 불일치를 무시한다는 것을 알 수 있습니다.

변동성 및 휘발성 클래스에 대해서는 배열을 소개 해야하는 또 다른 마지막 기본 주제가 있습니다. 배열이 스레드 클래스의 속성에 할당되면 pthreads의 배열은 자동으로 휘발성 객체로 캐스팅됩니다. PHP의 여러 컨텍스트에서 배열을 조작하는 것이 안전하지 않기 때문입니다.

더 잘 이해하기 위해 예제를 다시 살펴 보겠습니다.
<code class="language-php">$task = new class extends Thread {
    private $response;

    public function run()
    {
        $content = file_get_contents("http://google.com");
        preg_match("~<title>(.+)</title>~", $content, $matches);
        $this->response = $matches[1];
    }
};

$task->start() && $task->join();

var_dump($task->response); // string(6) "Google"</code>

우리는 휘발성 객체가 배열 기반 작업 (위와 같이)에 대한 서브 세트 연산자 ([])를 지원하기 때문에 배열처럼 취급 될 수 있음을 알 수 있습니다. 그러나 휘발성 클래스는 array_pop 및 array_shift와 같은 공통 어레이 기반 함수에 의해 지원되지 않습니다. 대신 스레드 클래스는 이러한 작업을 내장 방법으로 제공합니다.

시연으로 :
<code class="language-php">class Task extends Threaded
{
    public $response;

    public function someWork()
    {
        $content = file_get_contents('http://google.com');
        preg_match('~<title>(.+)</title>~', $content, $matches);
        $this->response = $matches[1];
    }
}

$task = new Task;

$thread = new class($task) extends Thread {
    private $task;

    public function __construct(Threaded $task)
    {
        $this->task = $task;
    }

    public function run()
    {
        $this->task->someWork();
    }
};

$thread->start() && $thread->join();

var_dump($task->response);</code>
기타 지원되는 작업에는 스레드 :: Chunk 및 Threaded :: Merge가 포함됩니다.

동기화 이 기사에서 소개 될 마지막 주제는 pthreads의 동기화입니다. 동기화는 공유 리소스에 대한 제어 액세스를 허용하는 기술입니다.

예를 들어 간단한 카운터를 구현합시다 :

동기화가 사용되지 않으면 출력은 결정적이지 않습니다. 여러 스레드는 액세스를 제어하지 않고 단일 변수에 쓰면 업데이트가 손실 될 수 있습니다.

올바른 출력을 얻을 수 있도록 동기화를 추가 하여이 문제를 해결하겠습니다.

동기화 코드 블록은 또한 Threaded :: Wait 및 Threaded :: Notify (및 Threaded :: Notifyone)에서 작동 할 수 있습니다.

다음은 두 개의 동기식에서 인터리브 된 증분입니다.
<code>Threaded (implements Traversable, Collectable)
    Thread
        Worker
    Volatile
Pool</code>
당신은 Threaded :: WEAT에 대한 호출 주변에 추가 조건이 추가 된 것을 알 수 있습니다. 이러한 조건은 알림

가 조건이 참임을 지정할 때 동기 콜백 만 복구 할 수 있기 때문에 중요합니다. 알림은 나사산 외부에서 나올 수 있기 때문에 중요합니다. 따라서 Threaded :: Wait에 대한 호출이 조건에 포함되어 있지 않으면

false wake-up 호출에 취약하여 코드가 예측할 수 없게됩니다.

결론 우리는 각 클래스의 사용을 도입하는 것을 포함하여 pthreads와 함께 제공되는 5 개의 클래스 (스레드, 스레드, 작업자, 휘발성 및 수영장)를 보았습니다. 또한 PTHREADS의 새로운 불일치 개념을 보았을뿐만 아니라 지원하는 동기화 기능을 빠르게 살펴 보았습니다. 이러한 기본 사항을 다루면 이제 일부 실제 사용 사례에 PTHREADS를 적용하기 시작할 수 있습니다! 이것은 다음 포스트의 주제가 될 것입니다.

위 내용은 PHP에서 PTHREADS를 사용한 병렬 프로그래밍 - 기본 사항의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!

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