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初步進行PHP多進程程式設計的介紹

不言原創: 2018-07-05 10:37:061253瀏覽

這篇文章主要介紹了關於初步進行PHP多進程編程的介紹，有著一定的參考價值，現在分享給大家，有需要的朋友可以參考一下

羨慕火影忍者裡鳴人的影分身麼？沒錯，PHP程式是可以開動影分身的！想完成任務，又覺得一個進程太慢，那麼，試試看用多進程來搞吧。這篇文章將會介紹PHP多進程的基本需求，如何建立多進程以及基本的訊號控制，暫時不會告訴你如何進行進程間通訊和資訊共享。

1. 準備

在動手之前，請確定你用的不是M$ Windows平台（因為我沒有Windows）。 Linux / BSD / Unix應該都是沒問題的。確認好了工作環境以後一起來看看我們需要的PHP模組是否都有。開啟終端機輸入下面的指令：

$ php -m

這個指令檢查並列印目前PHP所有開啟的擴展，看看pcntl和posix是否在輸出的清單中。

1.1. pcntl

如果找不到pcntl，八成是編譯的時候沒把這個擴充編譯進去。如果你跟我一樣是編譯安裝的PHP，那就需要重新編譯安裝PHP。在配置的時候記得加上--enable-pcntl參數即可。

$ cd /path/to/php_source_code_dir 
$ ./configure [some other options] --enable-pcntl
$ make && make install

1.2. posix

這貨一般預設就會裝上，只要你編譯的時候沒有加上--disable-posix。

2. 預備知識

在繼續之前，你還需要對Linux多進程有一點了解。多進程是咋回事呢？這裡可跟火影忍者裡的影分身稍微有點不一樣。首先，鳴人從小長到大，例如16歲，咳。有一天他發動了影分身，分出了5個他。顯然，這些分身也是16歲的鳴人而不是剛出生啥也不懂就會哭的嬰兒（那叫克隆）。然後，不一樣的地方來了：分身們變成了獨立的人各自去做各自的事，互相之間不再知道其他分身和原身都做了什麼（當然不會像動畫片裡一樣積累經驗給原身啦）。除非，他們彼此之間有交流，不然，只有16歲之前的事情才是他們共同的記憶。

有同學說了，老大你這不坑爹呢？我又沒看過火影忍者！那你去看一遍好了…

最後，預備知識完了，就是大致了解一下主進程開出來的子進程是怎麼回事。子進程的程式碼和主進程是完全一樣的，還有一部分一樣的東西就是直到發動影分身之前執行的所有內容。詳情請參閱《操作系統》課程。

3. 影分身之術

所以呢，沒有點基礎知識怎麼能理解捲軸裡的內容呢？打開捲軸首先看到了一個單字：fork。

3.1. fork

叉子？叉子是分岔的，一個變多個嘛！差不多就是這個意思。創建子進程就用這個命令。這裡需要用到pcntl_fork()函數。（可以先簡單看一下PHP手冊關於這個函數的介紹。）建立一個PHP腳本：

$pid = pcntl_fork(); // 一旦调用成功，事情就变得有些不同了
if ($pid == -1) {    
die(&#39;fork failed&#39;);
} else if ($pid == 0) {} else {}

pcntl_fork()函數建立一個子進程，子進程和父進程唯一的差異就是PID（進程ID）和PPID（父進程ID）不同。在終端機下查看進程用ps指令（問man看ps怎麼用：man ps）。當函數傳回值為-1的時候，表示fork失敗了。試試在if前面加一句：echo $pid . PHP_EOL;。運行你的腳本，輸出可能像下面這樣（結果說明子進程和父進程的程式碼是相同的）：

67789 # 这个是父进程打印的
0     # 这个是子进程打印的

pcntl_fork()函數呼叫成功後，在父進程中會傳回子進程的PID，而在子進程中回傳的是0。所以，下面直接用if分支來控制父行程和子行程做不同的事。

3.2. 分配任務

然後我們來說說鳴人16歲那次影分身的事兒，給原身和分身分配兩個簡單的輸出任務：

$parentPid = getmypid(); // 这就是传说中16岁之前的记忆
$pid = pcntl_fork(); // 一旦调用成功，事情就变得有些不同了
if ($pid == -1) {    
die(&#39;fork failed&#39;);
} else if ($pid == 0) {    
$mypid = getmypid(); // 用getmypid()函数获取当前进程的PID    
echo &#39;I am child process. My PID is &#39; . $mypid . &#39; and my father&#39;s PID is &#39; . $parentPid . PHP_EOL;
} else {    
echo &#39;Oh my god! I am a father now! My child&#39;s PID is &#39; . $pid . &#39; and mine is &#39; . $parentPid . PHP_EOL;}

輸出的結果可能是這樣：

Oh my god! I am a father now! My child&#39;s PID is 68066 and mine is 68065
I am child process. My PID is 68066 and my father&#39;s PID is 68065

再強調一下，pcntl_fork()呼叫成功以後，一個程式變成了兩個程式：一個程式得到的 $pid變數值是0，它是子行程；另一個程式得到的$pid的值大於0，這個值是子行程的PID，它是父行程。在下面的分支語句中，由於$pid值的不同，運行了不同的程式碼。再次強調：子進程的程式碼和父進程的是一樣的。所以就要透過分支語句來分配不同的任務給他們。

3.3. 子进程回收

刚刚有man ps么？一般我习惯用ps aux加上grep命令来查找运行着的后台进程。其中有一列STAT，标识了每个进程的运行状态。这里，我们关注状态Z：僵尸（Zombie）。当子进程比父进程先退出，而父进程没对其做任何处理的时候，子进程将会变成僵尸进程。Oops，又跟火影里的影分身不一样了。鸣人的影分身被干死了以后就自动消失了，但是这里的子进程分身死了话还留着一个空壳在，直到父进程回收它。僵尸进程虽然不占什么内存，但是很碍眼，院子里一堆躺着的僵尸怎么都觉得怪怪的。（别忘了它们还占用着PID）

一般来说，在父进程结束之前回收挂掉的子进程就可以了。在pcntl扩展里面有一个pcntl_wait()函数，它会将父进程挂起，直到有一个子进程退出为止。如果有一个子进程变成了僵尸的话，它会立即返回。所有的子进程都要回收，所以多等等也没关系啦！

3.4. 父进程先挂了

如果父进程先挂了怎么办？会发生什么？什么也不会发生，子进程依旧还在运行。但是这个时候，子进程会被交给1号进程，1号进程成为了这些子进程的继父。1号进程会很好地处理这些进程的资源，当它们结束时1号进程会自动回收资源。所以，另一种处理僵尸进程的临时办法是关闭它们的父进程。

4. 信号

一般多进程的事儿讲到上面就完了，可是信号在系统中确实是一个非常重要的东西。信号就是信号灯，点亮一个信号灯，程序就会做出反应。这个你一定用过，比如说在终端下运行某个程序，等了半天也没什么反应，可能你会按 Ctrl+C 来关闭这个程序。实际上，这里就是通过键盘向程序发送了一个中断的信号：SIGINT。有时候进程失去响应了还会执行kill [PID]命令，未加任何其他参数的话，程序会接收到一个SIGTERM信号。程序收到上面两个信号的时候，默认都会结束执行，那么是否有可能改变这种默认行为呢？必须能啊！

4.1. 注册信号

人是活的程序也是活的，只不过程序需要遵循人制定的规则来运行。现在开始给信号重新设定规则，这里用到的函数是pcntl_signal()（继续之前为啥不先查查PHP手册呢？）。下面这段程序将给SIGINT重新定义行为，注意看好：

// 定义一个处理器，接收到SIGINT信号后只输出一行信息
function signalHandler($signal) {    
if ($signal == SIGINT) {        
echo &#39;signal received&#39; . PHP_EOL;    }}
// 信号注册：当接收到SIGINT信号时，调用signalHandler()函数pcntl_signal(SIGINT, &#39;signalHandler&#39;);while (true) {    sleep(1);    // do something    pcntl_signal_dispatch(); // 接收到信号时，调用注册的signalHandler()}

执行一下，随时按下 Ctrl+C 看看会发生什么事。

4.2. 信号分发

说明一下：pcntl_signal()函数仅仅是注册信号和它的处理方法，真正接收到信号并调用其处理方法的是pcntl_signal_dispatch()函数。试试把// do something替换成下面这段代码：

for ($i = 0; $i < 1000000; $i++) {    
echo $i . PHP_EOL;    
usleep(100000);}

在终端下执行这个脚本，当它不停输出数字的时候尝试按下 Ctrl+C 。看看程序有什么响应？嗯……什么都没有，除了屏幕可能多了个^C以外，程序一直在不停地输出数字。因为程序一直没有执行到pcntl_signal_dispatch()，所以就并没有调用signalHandler()，所以就没有输出signal received。

4.3. 版本问题

如果认真看了PHP文档，会发现pcntl_signal_dispatch()这个函数是PHP 5.3以上才支持的，如果你的PHP版本大于5.3，建议使用这个方法调用信号处理器。5.3以下的版本需要在注册信号之前加一句：declare(ticks = 1);表示每执行一条低级指令，就检查一次信号，如果检测到注册的信号，就调用其信号处理器。想想就挺不爽的，干嘛一直都检查？还是在我们指定的地方检查一下就好。

4.4. 感受僵尸进程

现在我们回到子进程回收的问题上（差点忘了= ="）。当你的一个子进程挂了（或者说是结束了），但是父进程还在运行中并且可能很长一段时间不会退出。一个僵尸进程从此站起来了！这时，保护伞公司（内核）发现它的地盘里出现了一个僵尸，这个僵尸是谁儿子呢？看一下PPID就知道了。然后，内核给PPID这个进程（也就是僵尸进程的父进程）发送一个信号：SIGCHLD。然后，你知道怎么在父进程中回收这个子进程了么？提示一下，用pcntl_wait()函数。

4.5. 發送訊號

希望剛剛有認真man過kill指令。它其實就是向行程發送訊號，在PHP中也可以呼叫posix_kill()函數來達到相同的效果。有了它就可以在父進程中控制其他子進程的運行了。例如在父進程結束之前關閉所有子進程，那麼fork的時候在父進程記錄所有子進程的PID，父進程結束之前依序給子進程發送結束訊號即可。

5. 實踐

PHP的多進程跟C還是挺像的，搞明白了以後用其他語言寫的話也大同小異差不多都是這麼個情況。如果有空的話，試著寫一個小程序，切身體會一下個中滋味：

#16歲的鳴人發送影分身，分出5個分身
每個分身隨機生存10到30秒，每秒都輸出點什麼
#保證原身能感受到分身的結束，然後開動另一個分身，保證最多有5個分身
不使用nohup，讓原身在終端關閉後依舊能夠運作
把分身數量（5）寫進一個設定檔裡，當給原身發送訊號（可以考慮用SIGUSR1或SIGUSR2）時，原身讀取設定檔並更新允許的分身最大數量
#如果分身多了，關閉幾個；如果少了，再分出來幾個

#提示：

用while循環保證進程運行，注意sleep以免100%的CPU佔用
運行進程的終端被關閉時，程式會收到一個SIGHUP訊號
可以用parse_ini_file()函數解析INI設定檔

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