PHP進程間通訊詳解

進程是一個具有獨立功能的程式關於某個資料集合的一次運行活動。換句話說就是，在系統調度多個cpu的時候，一個程式的基本單元。過程對大多數的語言都不是一個陌生的概念，作為"世界上最好的語言PHP"當然也例外。

環境

php中的進程是以擴展的形式來完成。透過這些擴展，我們能夠輕鬆的完成進程的一系列動作。

• pcntl擴展：主要的進程擴展，完成進程創建於等待操作。

• posix擴充：完成posix相容機通用api,如取得進程id,殺死進程等。

• sysvmsg擴充：實作system v方式的進程間通訊之訊息佇列。

• sysvsem擴充：實作system v方式的訊號量。

• sysvshm擴充：實作system v方式的共享記憶體。

• sockets擴充：實作socket通訊。

這些擴充功能只能在linux/mac中使用，window下是不支援。最後建議php版本為5.5+。

簡單的例子

一個簡單的PHP多進程例子，該例子中，一個子進程，一個父進程。子行程輸出5次，退出程式。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";
$childList = array();
$pid = pcntl_fork();
if ( $pid == -1) {
    // 创建失败
    exit("fork progress error!\n");
} else if ($pid == 0) {
    // 子进程执行程序
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        echo "({$pid})child progress is running! {$i} \n";
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
    exit("({$pid})child progress end!\n");
} else {
    // 父进程执行程序
    $childList[$pid] = 1;
}
// 等待子进程结束
pcntl_wait($status);
echo "({$parentPid})main progress end!";

完美，終於創建了一個子進程，一個父進程。完了麼？沒有，各個進程之間相互獨立的，沒有任何交集，使用範圍嚴重受到現在。怎麼辦，哪就進程間通訊(interprogress communication)嗆。

四、進程間通訊（IPC）

通常linux中的進程通訊方式有：訊息佇列、信號量、共享記憶體、訊號、管道、socket。

1.訊息佇列

訊息佇列是存放在記憶體中的一個佇列。如下程式碼將建立3個生產者子進程，2個消費者子進程。這5個進程將透過訊息隊列通訊。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";$childList = array();
// 创建消息队列,以及定义消息类型(类似于数据库中的库)
$id = ftok(__FILE__,'m');
$msgQueue = msg_get_queue($id);
const MSG_TYPE = 1;
// 生产者
function producer(){
    global $msgQueue;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        $str = "({$pid})progress create! {$i}";
        msg_send($msgQueue,MSG_TYPE,$str);
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
}
// 消费者
function consumer(){
    global $msgQueue;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 6;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        $rel = msg_receive($msgQueue,MSG_TYPE,$msgType,1024,$message);
        echo "{$message} | consumer({$pid}) destroy \n";
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
}
function createProgress($callback){
    $pid = pcntl_fork();
    if ( $pid == -1) {
        // 创建失败
        exit("fork progress error!\n");
    } else if ($pid == 0) {
        // 子进程执行程序
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid})child progress end!\n");
    }else{
        // 父进程执行程序
        return $pid;
    }
}
// 3个写进程
for ($i = 0; $i < 3; $i ++ ) {
    $pid = createProgress(&#39;producer&#39;);
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create producer child progress: {$pid} \n";
}
// 2个写进程
for ($i = 0; $i < 2; $i ++ ) {
    $pid = createProgress(&#39;consumer&#39;);
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create consumer child progress: {$pid} \n";
}
// 等待所有子进程结束
while(!empty($childList)){
    $childPid = pcntl_wait($status);
    if ($childPid > 0){
        unset($childList[$childPid]);
    }
}
echo "({$parentPid})main progress end!\n";

   

由於訊息佇列去資料是，只有一個行程可以去到，所以不需要額外的鎖定或訊號量。

2. 信號量與共享記憶體

信號量：是系統提供的一種原子操作，一個信號量，同時只有你個進程能操作。一個行程獲得了某個信號量，就必須被該行程釋放掉。

共享記憶體：是系統在記憶體中開闢的一塊公共的記憶體區域，任何一個進程都可以訪問，在同一時刻，可以有多個進程訪問該區域，為了保證資料的一致性，需要對該記憶體區域加鎖或信號量。

以下，建立多個進程修改記憶體中的同一個值。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";
$childList = array();
 
// 创建共享内存,创建信号量,定义共享key
$shm_id = ftok(__FILE__,'m');
$sem_id = ftok(__FILE__,'s');
$shareMemory = shm_attach($shm_id);
$signal = sem_get($sem_id);
const SHARE_KEY = 1;
// 生产者
function producer(){
    global $shareMemory;
    global $signal;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        // 获得信号量
        sem_acquire($signal);
 
        if (shm_has_var($shareMemory,SHARE_KEY)){
            // 有值,加一
            $count = shm_get_var($shareMemory,SHARE_KEY);
            $count ++;
            shm_put_var($shareMemory,SHARE_KEY,$count);
            echo "({$pid}) count: {$count}\n";
        }else{
            // 无值,初始化
            shm_put_var($shareMemory,SHARE_KEY,0);
            echo "({$pid}) count: 0\n";
        }
        // 用完释放
        sem_release($signal);
 
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
}
function createProgress($callback){
    $pid = pcntl_fork();
    if ( $pid == -1) {
        // 创建失败
        exit("fork progress error!\n");
    } else if ($pid == 0) {
        // 子进程执行程序
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid})child progress end!\n");
    }else{
        // 父进程执行程序
        return $pid;
    }
}
// 3个写进程
for ($i = 0; $i < 3; $i ++ ) {
    $pid = createProgress(&#39;producer&#39;);
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create producer child progress: {$pid} \n";
}
// 等待所有子进程结束
while(!empty($childList)){
    $childPid = pcntl_wait($status);
    if ($childPid > 0){
        unset($childList[$childPid]);
    }
}
// 释放共享内存与信号量
shm_remove($shareMemory);
sem_remove($signal);
echo "({$parentPid})main progress end!\n";

   

3.訊號

訊號是一種系統呼叫。通常我們用的kill指令就是發送某個訊號給某個行程的。具體有哪些訊號可以在liunx/mac中執行kill -l檢視。下面這個範例中，父行程等待5秒鐘，向子程序發送sigint訊號。子進程捕獲訊號，掉訊號處理函數處理。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";
 
// 定义一个信号处理函数
function sighandler($signo) {
    $pid = posix_getpid();
    echo "{$pid} progress,oh no ,I'm killed!\n";
    exit(1);
}
 
$pid = pcntl_fork();
if ( $pid == -1) {
    // 创建失败
    exit("fork progress error!\n");
} else if ($pid == 0) {
    // 子进程执行程序
    // 注册信号处理函数
    declare(ticks=10);
    pcntl_signal(SIGINT, "sighandler");
    $pid = posix_getpid();
    while(true){
        echo "{$pid} child progress is running!\n";
        sleep(1);
    }
    exit("({$pid})child progress end!\n");
}else{
    // 父进程执行程序
    $childList[$pid] = 1;
    // 5秒后,父进程向子进程发送sigint信号.
    sleep(5);
    posix_kill($pid,SIGINT);
    sleep(5);
}
echo "({$parentPid})main progress end!\n";

4.管道（有名管道）

管道是比較常用的多進程通訊手段，管道分為無名管道與有名管道，無名管道只能用於具有親緣關係的進程間通信，而有名管道可以用於同一主機上任意進程。這裡只介紹有名管道。下面的例子，子進程寫入數據，父進程讀取數據。

// 定义管道路径,与创建管道
$pipe_path = '/data/test.pipe';
if(!file_exists($pipe_path)){
    if(!posix_mkfifo($pipe_path,0664)){
        exit("create pipe error!");
    }
}
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){
    // 子进程,向管道写数据
    $file = fopen($pipe_path,'w');
    while (true){
        fwrite($file,'hello world');
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
    exit('child end!');
}else{
    // 父进程,从管道读数据
    $file = fopen($pipe_path,'r');
    while (true){
        $rel = fread($file,20);
        echo "{$rel}\n";
        $rand = rand(1,2);
        sleep($rand);
    }
}

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