PHP socket學習：帶你做個簡單的socket伺服器

這篇文章帶大家初探PHP socket，從做一個簡單的socket伺服器來了解socket，希望對大家有幫助！

socket的中文名字叫做套接字，這種東西就是對TCP/IP的「封裝」。現實中的網路其實只有四層而已，從上到下分別是應用層、傳輸層、網路層、資料鏈結層。最常用的http協議則是屬於應用層的協議，而socket，可以簡單粗暴的理解為是傳輸層的一種東西。如果還是很難理解，那再粗暴地點兒tcp://218.221.11.23:9999，看到沒？這就是一個tcp socket。

socket賦予了我們操控傳輸層和網路層的能力，從而得到更強的效能和更高的效率，socket程式設計是解決高並發網路伺服器的最常用解決和成熟的解決方案。任何一名伺服器程式設計師都應掌握​​socket程式相關技能。

在php中，可以操控socket的函數一共有兩套，一套是socket_系列的函數，另一套是stream_系列的函數。 socket_是php直接將C語言中的socket抄了過來得到的實現，而stream_系則是php使用流的概念將其進行了一層封裝。以下用socket_*系函數簡單為這一系列文章開篇。

先來做個最簡單socket伺服器：

<?php
$host = &#39;0.0.0.0&#39;;
$port = 9999;
// 创建一个tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 将socket bind到IP：port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 开始监听socket
socket_listen( $listen_socket );
// 进入while循环，不用担心死循环死机，因为程序将会阻塞在下面的socket_accept()函数上
while( true ){
  // 此处将会阻塞住，一直到有客户端来连接服务器。阻塞状态的进程是不会占据CPU的
  // 所以你不用担心while循环会将机器拖垮，不会的 
  $connection_socket = socket_accept( $listen_socket );
  // 向客户端发送一个helloworld
  $msg = "helloworld\r\n";
  socket_write( $connection_socket, $msg, strlen( $msg ) );
  socket_close( $connection_socket );
}
socket_close( $listen_socket );

將檔案儲存為server.php，然後執行php server.php運行。客戶端我們使用telnet就可以了，打開另外一個終端機執行telnet 127.0.0.1 9999按下回車即可。運行結果如下：

簡單解析一下上述程式碼來說明一下tcp socket伺服器的流程：

• 1.首先，根據協定族（或位址族）、套接字類型以及具體的某個協定來創建一個socket。
• 2.第二，將上一步建立好的socket綁定（bind）到一個ip:port上。
• 3.第三，開啟監聽linten。
• 4.第四，使伺服器程式碼進入無限循環不退出，當沒有客戶端連線時，程式阻塞在accept上，有連線進來時才會往下執行，然後再循環下去，為客戶端提供持久服務。

上面這個案例中，有兩個很大的缺陷：

• 1.一次只可以為一個客戶端提供服務，如果正在為第一個客戶端發送helloworld期間有第二個客戶端來連接，那麼第二個客戶端就必須要等待片刻才行。
• 2.容易受到攻擊，造成拒絕服務。

分析了上述問題後，又聯想到了前面說的多進程，那我們可以在accpet到一個請求後就fork一個子進程來處理這個客戶端的請求，這樣當accept了第二個客戶端後再fork一個子程序來處理第二個客戶端的請求，這樣問題不就解決了嗎？ OK！擼一把程式碼示範一下：

<?php
$host = &#39;0.0.0.0&#39;;
$port = 9999;
// 创建一个tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 将socket bind到IP：port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 开始监听socket
socket_listen( $listen_socket );
// 进入while循环，不用担心死循环死机，因为程序将会阻塞在下面的socket_accept()函数上
while( true ){
  // 此处将会阻塞住，一直到有客户端来连接服务器。阻塞状态的进程是不会占据CPU的
  // 所以你不用担心while循环会将机器拖垮，不会的 
  $connection_socket = socket_accept( $listen_socket );
  // 当accept了新的客户端连接后，就fork出一个子进程专门处理
  $pid = pcntl_fork();
  // 在子进程中处理当前连接的请求业务
  if( 0 == $pid ){
    // 向客户端发送一个helloworld
    $msg = "helloworld\r\n";
    socket_write( $connection_socket, $msg, strlen( $msg ) );
    // 休眠5秒钟，可以用来观察时候可以同时为多个客户端提供服务
    echo time().&#39; : a new client&#39;.PHP_EOL;
    sleep( 5 );
    socket_close( $connection_socket );
    exit;
  }
}
socket_close( $listen_socket );

將程式碼儲存為server.php，然後執行php server.php，客戶端依然使用telnet 127.0.0.1 9999，只不過這次我們開啟兩個終端機來執行telnet。重點觀察當第一個客戶端連接上去後，第二個客戶端時候也可以連接上去。運行結果如下：

透過接受到客戶端請求的時間戳記可以看到現在伺服器可以同時為N個客戶端服務的。但是，接著想，如果先後有1萬個客戶端來請求呢？這時候伺服器會fork出1萬個子進程來處理每個客戶端連接，這是會死人的。 fork本身就是一個很浪費系統資源的系統調用，1W次fork足以讓系統崩潰，即便當下系統承受住了1W次fork，那麼fork出來的這1W個子進程也夠系統內存喝一壺了，最後是好不容易費勁fork出來的子進程在處理完畢當前客戶端後又被關閉了，下次請求還要重新fork，這本身就是一種浪費，不符合社會主義主流價值觀。如果是有人惡意攻擊，那麼系統fork的數量還會直線上升一直到系統崩潰。

所以，我們就再次提出增進型解決方案。我們可以預估一下業務量，然後在服務啟動的時候就fork出固定數量的子進程，每個子進程處於無限循環中並阻塞在accept上，當有客戶端連接擠出來就處理客戶請求，當處理完成後僅關閉連線但本身並不會銷毀，而是繼續等待下一個客戶端的請求。這樣，不僅避免了進程反覆fork銷毀巨大資源浪費，而且透過固定數量的子進程來保護系統不會因無限fork而崩潰。

<?php
$host = &#39;0.0.0.0&#39;;
$port = 9999;
// 创建一个tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 将socket bind到IP：port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 开始监听socket
socket_listen( $listen_socket );
// 给主进程换个名字
cli_set_process_title( &#39;phpserver master process&#39; );
// 按照数量fork出固定个数子进程
for( $i = 1; $i <= 10; $i++ ){
  $pid = pcntl_fork();
  if( 0 == $pid ){
    cli_set_process_title( &#39;phpserver worker process&#39; );
    while( true ){
      $conn_socket = socket_accept( $listen_socket );
      $msg = "helloworld\r\n";
      socket_write( $conn_socket, $msg, strlen( $msg ) );
      socket_close( $conn_socket );
    }
  }
}
// 主进程不可以退出，代码演示比较粗暴，为了不保证退出直接走while循环，休眠一秒钟
// 实际上，主进程真正该做的应该是收集子进程pid，监控各个子进程的状态等等
while( true ){
  sleep( 1 );
}
socket_close( $connection_socket );

將檔案儲存為server.php後php server.php執行，然後再用ps -ef | grep phpserver | grep -v grep來看下伺服器進程狀態：

#

可以看到master進程存在，除此之外還有10個子進程處於等待服務狀態，再同一個時刻可以同時為10個客戶端提供服務。我們透過telnet 127.0.0.1 9999來嘗試一下，運行結果如下圖：

好啦，php新的旅程系列就先透過一個簡單的入門開始啦！下篇將會講述一些比較深刻的理論基礎知識。

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以上是PHP socket學習：帶你做個簡單的socket伺服器的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！