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PHP의 SOCKET 프로그래밍에 대한 자세한 설명

小云云원래의: 2018-03-28 15:10:475258검색

本文主要和大家分享PHP之SOCKET编程详解，主要结合文字和代码的形式和大家分享，希望能帮助到大家。

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
这个系列的函数列表参看http://www.php.net/manual/en/ref.sockets.php
看过这个列表觉得是不是非常丰富呢？不过非常遗憾这个模块还非常年轻还有很多地方不成熟，相关的参考文档也非常少：（
我也正在研究中，因此暂时不具体讨论它，仅给大家一个参考文章。

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：

php server.php

这里注意socket_read函数：

可选的类型参数是一个命名的常数：
PHP_BINARY_READ - 使用系统recv（）函数。用于读取二进制数据的安全。（在PHP>“默认= 4.1.0）
PHP_NORMAL_READ - 读停在\ n或\r（在PHP <= 4.0.6默认）

파라미터 PHP_NORMAL_READ에 대해 서버의 응답 결과가 n이 아닌 경우. 소켓_읽기()를 발생시킵니다: 소켓에서 읽을 수 없습니다

3. PHP의 동시 IO 프로그래밍

원문: http://rango.swoole. com /archives/508

1) 다중 프로세스/다중 스레드 동기화 차단

최초의 서버측 프로그램은 동시성 문제IO를 다중 프로세스 및 다중 스레드를 통해 해결했습니다. 프로세스 모델은 가장 먼저 등장했고, 프로세스라는 개념은 Unix 시스템 탄생 이후부터 존재해 왔습니다. 최초의 서버 측 프로그램은 일반적으로 Accept클라이언트가 연결될 때 프로세스가 생성되고, 하위 프로세스는 루프에 들어가 동기식 및 차단 방식으로 클라이언트 연결과 상호 작용하여 보내고 받습니다. 데이터.

멀티 스레딩 모드는 나중에 등장했습니다. 스레드는 프로세스보다 가볍고 메모리 스택이 스레드 간에 공유되므로 서로 다른 스레드 간의 상호 작용을 구현하기가 매우 쉽습니다. 예를 들어, 채팅방과 같은 프로그램에서 클라이언트 연결은 서로 상호 작용할 수 있으며 채팅방의 플레이어는 다른 사람에게 메시지를 보낼 수 있습니다. 멀티 스레드 모드로 구현하는 것은 매우 간단하며 스레드에서 클라이언트 연결을 직접 읽고 쓸 수 있습니다. 다중 프로세스 모드에서는 복잡한 기술을 통해서만 달성할 수 있는 프로세스 간 통신(IPC)이라고 하는 데이터 상호 작용을 달성하기 위해 파이프라인, 메시지 대기열 및 공유 메모리를 사용해야 합니다.

코드 예:

Multi-process/스레드 모델의 프로세스는

socket을 생성하고 서버 포트를 바인딩합니다(bind). ), 청취 포트 ( listen), PHP에서 stream_socket_server을 사용하여 위의 3 단계를 한 번에 완료하세요. 기능은 물론 사용할 수도 있습니다 php 소켓 확장은 별도로 구현됩니다.
은 while 루프에 들어가 accept 작업을 차단하고 클라이언트 연결이 들어올 때까지 기다립니다. 이때 프로그램은 새 클라이언트가 서버에 대한 connect을 시작할 때까지 절전 상태에 들어가고 운영 체제는 이 프로세스를 깨울 것입니다. accept 함수는 클라이언트에 연결된 socket
을 반환합니다. 기본 프로세스는 fork( PHP: pcntl_fork) 하위 프로세스를 생성하려면 pthread_create(php: new Thread)는 하위 스레드를 생성합니다. 아래에 별도로 명시하지 않는 한 프로세스는 프로세스/스레드를 나타내는 데에도 사용됩니다.
하위 프로세스가 성공적으로 생성된 후 while 루프에 들어가 recv(php: fread) 호출을 통해 클라이언트가 서버로 데이터를 보내기를 기다립니다. 데이터를 받은 후 서버 프로그램은 이를 처리한 다음 send(php: fwrite)가 클라이언트에 응답을 보냅니다. 긴 연결 서비스는 클라이언트와 계속 상호 작용하는 반면, 짧은 연결 서비스는 일반적으로 응답을 받은 후 닫힙니다. 클라이언트 연결이 닫히면 하위 프로세스가 종료되고 모든 리소스가 삭제됩니다. 기본 프로세스는 이 하위 프로세스를 재활용합니다.
이 모델의 가장 큰 문제는

스레드 생성 및 삭제 프로세스에 비용이 매우 많이 든다는 것입니다. 따라서 위 모델은 사용량이 많은 서버 프로그램에는 적용할 수 없습니다. 해당 개선된 버전은 이 문제를 해결합니다. 이것은 고전적인 Leader-Follower 모델입니다. 코드 예:

특징은 프로그램이 시작된 후

프로세스를 생성한다는 것입니다. 각 하위 프로세스는 Accept에 들어가서 새로운 연결이 들어올 때까지 기다립니다. 클라이언트가 서버에 연결되면 하위 프로세스 중 하나가 활성화되어 클라이언트 요청 처리를 시작하고 더 이상 새로운 TCP 연결을 허용하지 않습니다. 이 연결이 닫히면 하위 프로세스가 해제되고 Accept에 다시 들어가 새 연결 처리에 참여하게 됩니다.

이 모델의 장점은 추가 소비 없이 프로세스를 완전히 재사용할 수 있고 성능이 매우 좋다는 것입니다. Apache, PHP-FPM과 같은 많은 일반 서버 프로그램이 이 모델을 기반으로 합니다.

다중 프로세스 모델에도 몇 가지 단점이 있습니다.

이 모델은 동시성 문제를 해결하기 위해 프로세스 수에 크게 의존합니다. 하나의 클라이언트 연결에는 하나의 프로세스가 필요합니다. 동시 처리 기능에 따라 달라집니다. 운영 체제는 생성할 수 있는 프로세스 수에 제한이 있습니다.
많은 수의 프로세스를 시작하면 추가적인 프로세스 스케줄링 소비가 발생합니다. 수백 개의 프로세스가 있는 경우 프로세스 컨텍스트 전환 스케줄링 소비는 CPU의 1% 미만을 차지할 수 있으며 수천 또는 수만 개의 프로세스가 시작되면 무시할 수 있습니다. 소비가 급증할 것이다. 예약 소비는 CPU 또는 심지어 100%의 수십 퍼센트를 차지할 수 있습니다.

IM)과 같이 서버가 수만 또는 심지어 수십만 또는 수백만을 유지해야 하는 다중 프로세스 모델로 해결할 수 없는 일부 시나리오도 있습니다. 동시에 연결 수가 많은 경우(클래식 C10K 문제) 다중 프로세스 모델로는 충분하지 않습니다.

다중 프로세스 모델의 약점이기도 한 또 다른 시나리오가 있습니다. 일반적으로 하나의 요청이 100ms, 100 프로세스를 소비하는 경우 Web서버가 100 프로세스를 시작합니다. 1000qps을 제공할 수 있습니다. 처리 능력의 종류는 여전히 좋습니다. 그러나 요청이 외부 네트워크 Http 인터페이스를 호출해야 하는 경우(예: QQ, Weibo 로그인)에는 시간이 오래 걸리며 한 요청에 10초이 소요됩니다. . 그 하나의 프로세스는 1초 안에 0.1 요청을 처리할 수 있고, 100 프로세스는 10qps만 처리할 수 있습니다. 이렇게 처리능력은 너무 나쁘다.

모든 동시성IO을 하나의 프로세스로 처리할 수 있는 기술이 있나요? 대답은 '예'입니다. 이것이 IO 다중화 기술입니다.

IOReuse/이벤트 루프/비동기 비차단

사실 IO 재사용의 역사는 똑같다 다중 프로세스 Long으로서 Linux는 오랫동안 하나의 프로세스에서 1024 연결을 유지할 수 있는 select 시스템 호출을 제공해 왔습니다. 나중에 poll 시스템 호출이 추가되었습니다. poll은 몇 가지 개선 사항을 적용하고 1024 제한 문제를 해결했으며 연결 수에 관계없이 유지할 수 있습니다. 하지만 select/poll의 또 다른 문제는 연결에 이벤트가 있는지 감지하기 위해 루프가 필요하다는 것입니다. 문제가 발생합니다. 서버에 100개의 연결이 있고 단 하나의 연결만 특정 시간에 서버에 데이터를 전송하는 경우 select/poll은 루프를 수행해야 합니다 100 만 번 중 1회만 히트했고 나머지 9910,0009999회은 모두 무효였습니다. 그리고 CPU를 낭비했어요 자원.

커널이 폴링 없이 무제한의 연결을 유지할 수 있는 새로운 epoll 시스템 호출을 제공한 것은 Linux 2.6이었는데, 이는 실제로 해결되었습니다. C10K 질문입니다. 요즘에는 epoll을 기반으로 다양한 동시성 비동기 IO 서버 프로그램이 구현됩니다. 예를 들어 Nginx, 、 얼랭, 고랭. Node.js와 같은 단일 프로세스, 단일 스레드 프로그램은 epoll 덕분에 1millionTCP개 이상의 연결을 유지할 수 있습니다. 기술. IO

여러 비동기 비차단 프로그램은 고전적인 Reactor 모델인 Reactor이름에서 알 수 있듯이 리액터를 의미하며 어떤 처리도 하지 않습니다. 데이터 전송 및 수신 자체. socket 핸들의 이벤트 변경 사항을 모니터링할 수 있습니다.

Reactor

에는 4 핵심 작업이 있습니다.

addaddsocket reactor을 들어보세요. 들어보세요 소켓使는 클라이언트를 Socket으로 만들 수도 있고 파이프라인, Eventfd, 신호 등의 수정된 이벤트 모니터링 유형일 수도 있습니다. 읽기 및 쓰기 가능과 같은 유형입니다. 듣기 위해 읽기 쉽고 이해하기 쉽습니다. Socket
accept이 필요함을 의미합니다. 데이터를 수신하기 위한 클라이언트 연결에는 recv이 필요합니다. 쓰기 가능한 이벤트는 이해하기가 조금 더 어렵습니다. SOCKET에는 캐시 영역이 있습니다. 2M 데이터를 클라이언트 연결로 전송하려는 경우 운영 체제는 기본적으로 TCP로 전송될 수 없습니다. 캐싱 영역에는 256K만 있습니다. 한 번에 256K만 보낼 수 있습니다. 캐시가 가득 차면 send는 EAGAIN 오류를 반환합니다. 이때 쓰기 가능한 이벤트를 모니터링해야 합니다. 순수 비동기 프로그래밍에서는 send 작업이 완전히 차단되지 않는지 확인하기 위해 쓰기 가능한 이벤트를 모니터링해야 합니다. del이 reactor
callback은 이벤트 발생 후 해당 처리 로직으로, 일반적으로 add/set일 때 공식화됩니다. C 언어는 함수 포인터로 구현되고, JS는 익명 함수를 사용할 수 있고, PHP은 익명 함수, 객체 메서드 배열 및 문자열 함수 이름을 사용할 수 있습니다.

Reactor은 connect/accept와 같이 socket 핸들에서 실제로 작동하는 이벤트 생성기일 뿐입니다. 、보내기/ Recv , close은 callback에서 완료됩니다. 구체적인 코딩은 아래 의사 코드를 참조하세요.

Reactor이 모델은 다중 프로세스 및 다중 스레드와 결합하여 비동기 비차단을 달성할 수도 있습니다. IO 멀티코어를 활용하세요. 현재 널리 사용되는 비동기 서버 프로그램은 모두 다음과 같습니다. 예:

Nginx: 다중 프로세스 Reactor
Nginx+Lua : 멀티- process Reactor+Coroutine
Golang: 단일 스레드Reactor+다중 스레드 코루틴
Swoole：多线程Reactor+多进程Worker

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;
                                                                                                                                           1257,1-8      61%
        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

함수 이름 설명
socket_accept() 소켓 연결 수락
socket_bind() 소켓을 IP 주소 및 포트에 바인딩
socket_clear_error() 소켓 오류 또는 마지막 오류 코드 지우기
socket_close() 소켓 리소스 닫기
socket_connect()는 소켓 연결을 시작합니다
socket_create_listen()은 지정된 포트에서 수신 대기 중인 소켓을 엽니다.
socket_create_pair()는 미분화된 소켓 쌍을 배열로 생성합니다.
socket_create() 생성 소켓은 동일합니다. 소켓 데이터 구조를 생성합니다
socket_get_option() 소켓 옵션을 가져옵니다
socket_getpeername() 유사한 원격 호스트의 IP 주소를 가져옵니다
socket_getsockname() 로컬 소켓의 IP 주소를 가져옵니다
socket_iovec _add ( ) 분산/집계 배열에 새 벡터 추가
socket_iovec_alloc() 이 함수는 전송, 수신, 읽기 및 쓰기가 가능한 iovec 데이터 구조를 생성합니다.
socket_iovec_delete() 할당된 iovec 삭제
socket_iovec_fetch() 지정된 iovec 리소스의 데이터를 반환합니다
socket_iovec_free() iovec 리소스를 해제합니다
socket_iovec_set() iovec 데이터의 새 값을 설정합니다
socket_last_error() 현재 소켓의 마지막 오류 코드를 가져옵니다
socket_listen () 지정된 소켓의 모든 연결에 의해 모니터링
socket_read() 读取指定长度的数据
socket_readv() 读取从分散/聚合数组过来的数据
socket_recv() 从socket里结束数据到缓存
socket_recvfrom() 接受数据从指定的socket，如果没有指定则默认当前socket
socket_recvmsg() 从iovec里接受消息
socket_select() 多路选择
socket_send() 这个函数发送数据到已连接的socket

socket_sendmsg() 发送消息到socket
socket_sendto() 发送消息到指定地址的socket
socket_set_block() 在socket里设置为块模式
socket_set_nonblock() socket里设置为非块模式
socket_set_option() 设置socket选项
socket_shutdown() 这个函数允许你关闭读、写、或指定的socket
socket_strerror() 返回指定错误号的周详错误
socket_write() 写数据到socket缓存
socket_writev() 写数据到分散/聚合数组

6. PHP Socket模拟请求

我们使用stream_socket来模拟：

/**
 * 
 * @param $data= array=array(&#39;key&#39;=>value)
 */
function post_contents($data = array()) {
    $post = $data ? http_build_query($data) : &#39;&#39;;
    $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);
    $response = &#39;&#39;;
    if (!$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

PHP의 SOCKET 프로그래밍에 대한 자세한 설명

IOReuse/이벤트 루프/비동기 비차단

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