PHP进程间通信

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PHP是用C编写的,因此它对系统底层API的操作与C很像,同大多数语言一样,PHP进程间通信的方式有以下几种:消息队列,管道,共享内存,socket和信号。本文是对这几种通信方式对整理:

管道通信PIPE

管道用于承载简称之间的通讯数据。为了方便理解,可以将管道比作文件,进程A将数据写到管道P中,然后进程B从管道P中读取数据。php提供的管道操作API与操作文件的API基本一样,除了创建管道使用posix_mkfifo函数,读写等操作均与文件操作函数相同。当然,你可以直接使用文件模拟管道,但是那样无法使用管道的特性了。

通过管道通信的大概思路是,首先创建一个管道,然后子进程向管道中写入信息,父进程从管道中读取信息,这样就可以做到父子进程直接实现通信了。

<?php

// 创建管道
$pipePath = "pipe";
if( !file_exists( $pipePath ) ){
    if( !posix_mkfifo( $pipePath, 0666) ){
        exit('make pipe false!' . PHP_EOL);
    }
}

// 创建进程,子进程写管道,父进程读管道
// 通过 pcntl_fork函数创建一个子进程。
// pcntl_fork 函数 很特殊,它调用一次拥有 多个返回值。
// 在父进程中:它返回 子进程的ID 这个值是 大于0 的。
// 在子进程中,它返回0。当返回 -1 时表示创建进程失败。
$pid = pcntl_fork();

if( $pid == 0 ){
    // 子进程写管道
    $file = fopen( $pipePath, 'w');
    fwrite( $file, 'hello world');
    sleep(1);
    exit;
}else{
    // 父进程读管道
    $file = fopen( $pipePath, 'r');
    // 设置成读取非阻塞
    // 当读取是非阻塞的情况下,父进程进行读取信息的时候不会等待,
    // 管道中没有消息也会立马返回。
    // stream_set_blocking( $file, False); 
    echo fread( $file, 20) . PHP_EOL;

    pcntl_wait($status); // 回收子进程
}

消息队列

消息队列是存放在内存中的一种队列数据结构。

<?php

// 获取父进程id
$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";
$childList = array();
// 创建消息队列,定义消息类型
$id = ftok(__FILE__, 'm');
$msgQueue = msg_get_queue($id);
const MSG_TYEP = 1;

// 生产者
function producer()
{
    global $msgQueue;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ($i = 0; $i <= $repeatNum; $i++) {
        $str = "({$pid}) progress create! {$i}";
        msg_send($msgQueue, MSG_TYEP, $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_TYEP, $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 progresses error\n");
    } elseif ($pid == 0) {
        // 子进程执行程序
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid})child progress end!\n");
    } else {
        // 父进程
        return $pid;
    }
}

for ($i = 0; $i < 3; $i++) {
    $pid = createProgress('producer');
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create producer progresses: {$pid}\n";
}

for ($i = 0; $i < 2; $i++) {
    $pid = createProgress('consumer');
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create consumer progresses: {$pid}\n";
}

while (!empty($childList)) {
    $childPid = pcntl_wait($status);
    if ($childPid > 0) {
        unset($childList[$childPid]);
    }
}
echo "({$parentPid})main progress end!\n";

运行结果:

create producer progresses: 21432
create producer progresses: 21433
create producer progresses: 21434
create consumer progresses: 21435
(21426) progress create! 2 | consumer(21435) destroy
(21424) progress create! 1 | consumer(21436) destroy
create consumer progresses: 21436
(21426) progress create! 3 | consumer(21436) destroy
(21426) progress create! 4 | consumer(21435) destroy
(21425) progress create! 3 | consumer(21436) destroy
(21424) progress create! 2 | consumer(21435) destroy
(21426) progress create! 5 | consumer(21435) destroy
(21424) progress create! 3 | consumer(21436) destroy
(21433)child progress end!
(21425) progress create! 4 | consumer(21435) destroy
(21424) progress create! 4 | consumer(21436) destroy
(21434)child progress end!
(21424) progress create! 5 | consumer(21435) destroy
(21425) progress create! 5 | consumer(21436) destroy
(21432)child progress end!
(21435)child progress end!
(21436)child progress end!
(21431)main progress end!

信号量与共享内存

<?php
$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";

// 创建共享内存,创建信号量,定义共享key
// ftok(文件路径,资源标识符) 创建一个IPC通信所需的id
$shm_id = ftok(__FILE__, 'm');
$shm_id = ftok(__FILE__, 's');
// shm_attach(id) 创建或者打开一个共享内存
$shareMemory = shm_attach($shm_id);
// 返回一个可用户访问系统信号量的id
$signal = sem_get($shm_id);
const SHARE_KEY = 1;
// 生产者
function producer() {
    global $shareMemory;
    global $signal;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ($i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        // 获得信号量 - 阻塞进程,直到信号量被获取到[lock锁机制的关键]
        sem_acquire($signal);

        // 检查某个key是否存在与共享内存中
        if (shm_has_var($shareMemory, SHARE_KEY)) {
            // 获取共享内存中的key的值
            $count = shm_get_var($shareMemory, SHARE_KEY);
            $count ++;
            // 为共享内存中的key赋值
            shm_put_var($shareMemory, SHARE_KEY, $count);
            echo "({$pid}) count: {$count}\n";
        } else {
            // 初始化
            shm_put_var($shareMemory, SHARE_KEY, 0);
            echo "({$pid}) count: 0\n";
        }
        // 释放
        sem_release($signal);
    }
}

function createProgress($callback) {
    $pid = pcntl_fork();
    if ($pid == -1) {
        // 创建失败
        exit("fork progress error!\n");
    } elseif ($pid == 0) {
        // 子进程
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid}) child progress end!\n");
    } else {
        // 父进程
        return $pid;
    }
}

// 3个写进程
for ($i = 0; $i < 3; $i ++) {
    $pid = createProgress('producer');
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create producer child progress: {$pid} \n";
}

// 等待所有子进程
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";

运行结果:
使用信号量来实现共享内存的锁机制

parent progress pid:31720
create producer child progress: 31721 
create producer child progress: 31722 
(31721) count: 0
(31721) count: 1
(31721) count: 2
(31721) count: 3
(31721) count: 4
(31721) child progress end!
create producer child progress: 31723 
(31722) count: 5
(31722) count: 6
(31722) count: 7
(31722) count: 8
(31722) count: 9
(31722) child progress end!
(31723) count: 10
(31723) count: 11
(31723) count: 12
(31723) count: 13
(31723) count: 14
(31723) child progress end!
(31720) main progress end!

无锁情况

Warning: sem_release(): SysV semaphore 4357894312 (key 0x73048925) is not currently acquired in /Users/easyboom/www/example/信号量与共享内存.php on line 38

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