Swoft 源码剖析 - Swoole和Swoft的那些事 (Http/Rpc服务篇)

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作者:bromine
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來源:简书
著作权归作者所有,本文已获得作者授权转载,并对原文进行了重新的排版。
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前言

SwoftPHPer圈中是一个门槛较高的Web框架,不仅仅由于框架本身带来了很多新概念和前沿的设计,还在于Swoft是一个基于Swoole的框架。SwoolePHPer圈内学习成本最高的工具没有之一,虽然Swoft的出现降低了Swoole的使用成本,但如果你对Swoole本身了解不够深入,仍然很难避免栽进种种"坑"中。

考虑到这个现状,也为降低阅读难度,后续几个和Swoole联系较为密切的机制,笔者会调整写作思路,将文章的定位从 「帮助读者深入理解Swoft」 调整为 「帮助读者理解Swoft和Swoole」,叙述节奏也会放慢。

三种PHP应用的Web模型

LNMP模型

LNMPLAMP是绝大多数PHPer最熟悉的基础Web架构,这里以常见的LNMP作为例子描述一个常见 无Swoole应用的构件组成:Nginx充当Web Service, PHP-FPM维护一个进程池去运行Web项目。

对比更古老的CGI模型,PHP-FPM已经引入了进程常驻的概念,避免每次请求创建并销毁进程的开销以及拓展加载的开销,但是每个请求仍然要执行PHP RINITRSHUTDOWN 之间的所有流程,包括重新加载一次框架源码以及项目代码,造成极大的性能浪费。

这种模型的优点是简单成熟和稳定,一次运行随后销毁 带来的开发便捷性是PHP能够流行起来的原因之一。市面上绝大多数PHP项目使用的都是基于该种架构的变体。

LNMP-with-Swoole模型

LNMP-with-SwooleLNMP的一种变体,其在LNMP的基础上引入了Swoole组件。
PHP-FPM一样,Swoole有一套自己的进程管理机制。但由于代码变得高度常驻和编程思维需要从同步到异步的转变,所以Swoole和传统的基于PHP-FPMWeb框架亲和度很低,即使是适配升级过的老式Web框架,目前在Swoole上运行的表现往往并不好。

因此出现了这在这种折中方案,并没有直接将原有PHP代码运行在Swoole中,而是使用Swoole搭建了一个服务,系统通过接口与Swoole通信,从而为Web项目补充了异步处理的能力。我称呼这种同时使用PHP-FPMSwoole的系统为 半Swoole应用。因为接入简单,所以是绝大多数现有项目优先考虑的Swoole接入方案。

LNMP-with-Swoole模型虽然引入了Swoole和异步处理能力,但是核心还是PHP-FPM,实际上还远远没有发挥出Swoole的真正优势。

Swoole-HTTP-Server模型

Swoole-HTTP-ServerLNMP-with-Swoole相比有巨大的变化,这种模型中充当Web Server角色的构件不仅仅有Nginx,应用本身也包含了一个内建Web Server,不过由于Swoole Http Server不是专业的HTTP Server,对Http的处理不完善 ,因此仍然需要使用Nginx作为静态资源服务器以及反代,Swoole HTTP Server仅仅处理PHP相关的HTTP流量。

一方面由于Swoole已经包含了WebServer,不再需要实现CGI或者Fast-CGI的通用协议去和Web Server通信,另一方面Swoole有自己的进程管理,因此PHP-FPM可以直接被去除了。对于PHP资源而言,在这种模型中,Swoole Http Server的地位相当于传统模型中的NginxPHP-FPM之和。

一次加载常驻内存,不同的请求间基本上复用了onRequest以外的所有流程,使得每个请求的开销大大降低;异步IO的特性使得这种模型吞吐量远远高于传统的LNMP模型。另外相对于独立的Swoole服务,内嵌在Web系统中的Swoole使用更加的直接方便,支持更好。

Swoft 和 Swoole 的关系是什么 ?

  1. Swoole是一个异步引擎,核心是为PHP提供异步IO执行的能力,同时提供一套异步编程可能会用到的工具集。
  2. Swoole-HTTP-ServerSwoole的一个组件,是SwooleServer中的一种,提供了一个适合Swoole直接运行的HttpServer环境。
  3. Swoft一个现代的Web框架Swoole亲和性高,同时也是上面提到的Swoole-HTTP-Server模型的一个实践。

Swoft管理着该Web模型中的Swoole,以及Swoole-HTTP-Server对开发者屏蔽Swoole的种种复杂操作细节,并作为一个Web框架向开发者提供各种Web开发需要用到的路由MVC数据库访问等功能组件等。

Swoft 是如何使用 Swoole 的 ?

最核心的就是HttpServer以及RpcServer

HTTP 服务器

Swoft直接使用的是Swoole内建的\Swoole\Http\Server,它已经处理好所有HTTP层面的所有东西,我们只需要关注应用本身,我们来看一下HTTP服务几个重要生命周期点。

Swoole 启动前

这个阶段进行的行为有几个特征

  1. 基础bootstrap行为:如必须的常量定义,Composer加载器引入,配置读取等;
  2. 需要生成被所有Worker/Task进程共享的程序全局期的对象,如Swoole\Lock,Swoft\Memory\Table的创建;
  3. 启动时,所有进程中合计只能执行一次的操作:如前置Process的启动;
  4. Bean容器基本初始化,以及项目启动流程需要的coreBean的加载。

这块涉及东西比较杂,为控制篇幅后续用单独文章介绍。

Http服务关系最密切的进程是Swoole中的Worker进程(组),绝大部分业务处理都在该进程中进行。
对于每个Swoole事件Swoft都提供了对应的Swoole监听器(对应@SwooleListener注解)作为事件机制的封装。要理解SwoftHttpServer是如何在Swoole下运行的我们重点需要关注下两个在两个Swoole事件swoole.workerStartswoole.onRequest

swoole.workerStart 事件

WorkerStart事件在TaskWorker/Worker进程启动时发生,每个TaskWorker/Worker进程里都会执行一次。
这是个关键节点,因为swoole.workerStart回调之后新建的对象都是进程全局期的,使用的内存都属于特定的Task/Worker进程,相互独立。也只有在这个阶段或以后初始化的部分才是可以被热重载的。
事件底层关键代码如下:

// Swoft\Bootstrap\Server\ServerTrait.php
/**
 * @param bool $isWorker
 * @throws \InvalidArgumentException
 * @throws \ReflectionException
 */
protected function reloadBean(bool $isWorker)
{
    BeanFactory::reload();
    $initApplicationContext = new InitApplicationContext();
    $initApplicationContext->init();

    if($isWorker && $this->workerLock->trylock() && env('AUTO_REGISTER', false)){
        App::trigger(AppEvent::WORKER_START);
    }
}

这里做的事情有3点

  1. 初始化Bean容器:
    上文中的BeanFactory::reload();就是SwoftBean容器初始化入口,注解的扫描也是在此处进行(实际上这个说法并不准确,Bean容器真正的初始化阶段在Swoole Server启动前的BootStrap阶段就已经进行了,只不过那时进行的是少部分初始化,相对swoole.workerStart中的初始化的Bean数量,比重很小)。在workerStart中初始化Bean容器是Swoft可以热更新代码的基础。
  2. 初始化的应用上下文
    initApplicationContext->init()会注册Swoft事件监听器(对应@Listener),方便用户处理Swoft应用本身的各种钩子。随后触发一个swoft.applicationLoader事件,各组件通过该事件进行配置文件加载,HTTP/RPC路由注册。
  3. 服务注册
    具体内容会在服务治理章节讲述。

swoole.onRequest 事件

每个HTTP请求到来时仅仅会触发swoole.onRequest事件。
框架代码本身都是由大量进程全局期和少量程序全局期的对象构成,而onReceive中创建的对象譬如$request$response都是请求期的,随着HTTP请求的结束而回收。

事件底层关键代码如下:

/**
 * @param array ...$params
 * @return \Psr\Http\Message\ResponseInterface
 * @throws \InvalidArgumentException
 */
public function dispatch(...$params): ResponseInterface
{
    /**
     * @var RequestInterface $request
     * @var ResponseInterface $response
     */
    list($request, $response) = $params;

    try {
        // before dispatcher
        $this->beforeDispatch($request, $response);

        // request middlewares
        $middlewares = $this->requestMiddleware();
        $request = RequestContext::getRequest();
        $requestHandler = new RequestHandler($middlewares, $this->handlerAdapter);
        $response = $requestHandler->handle($request);

    } catch (\Throwable $throwable) {
        /* @var ErrorHandler $errorHandler */
        $errorHandler = App::getBean(ErrorHandler::class);
        $response = $errorHandler->handle($throwable);
    }

    $this->afterDispatch($response);

    return $response;
}
  1. beforeDispatch($request, $response):
    设置请求上下文,并触发一个swoft.beforeRequest事件。
  2. RequestHandler->handle($request):
    执行各个 中间件 和请求对应的 Action,具体处理可以参考RPC章节,原理基本相同。
  3. $afterDispatch($response):
    整理HTTP响应报文发送客户端并触发swoft.resourceRelease(详情在连接池一文中提及)事件和swoft.afterRequest事件

总的来说,纵观这几个生命周期点你需要搞清楚几件事:

  1. SwooleWorker进程是你绝大多数HTTP服务代码的运行环境。
  2. 一部分初始化和加载操作在SwooleServer启动前完成,一部分在swoole.workerStart事件回调中完成,前者无法热重载但可能被多个进程共享。
  3. 初始化代码只会在系统启动和Worker/Task进程启动时执行一次, 不像PHP-FPM每次请求都会执行一次,框架对象也不像PHP-FPM会随请求返回而销毁。
  4. 每次请求都会触发一次swoole.onRequest事件,里面就是我们的请求处理代码真正运行的地方,只有这事件内产生的对象才会在请求结束时被回收。

RPC服务器

生命周期和HTTP服务基本一致,详情参考《Swoft源码剖析-RPC功能实现》


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