PHP進程及處理序間通訊

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一、引言

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。進程對於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。

二、環境

php中的進程是以擴充的形式來完成。通過這些擴充，我們能夠很輕鬆的完成進程的一系列動作。

• pcntl擴充：主要的進程擴充，完成進程建立於等待操作。
• posix擴充：完成posix相容機通用api,如擷取進程id,殺死進程等。
• sysvmsg擴充：實現system v方式的處理序間通訊之訊息佇列。
• sysvsem擴充：實現system v方式的訊號量。
• sysvshm擴充：實現system v方式的共用記憶體。
• sockets擴充：實現socket通訊。

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

三、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。子進程輸出5次，退出程式。

$parentPid = posix_getpid();echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";$childList = array();$pid = pcntl_fork();if ( $pid == -1) {    // 建立失敗    exit("fork progress error!\n");} else if ($pid == 0) {    // 子進程執行程式    $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 {    // 父進程執行程式    $childList[$pid] = 1;}// 等待子進程結束pcntl_wait($status);echo "({$parentPid})main progress end!";

完美，終於建立了一個子進程，一個父進程。完了嗎？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，哪就處理序間通訊(interprogress communication)唄。

四、處理序間通訊（IPC）

通常linux中的進程通訊方式有：訊息佇列、訊號量、共用記憶體、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隊列。如下代碼將建立3個生產者子進程，2個消費者子進程。這5個進程將通過訊息佇列通訊。

$parentPid = posix_getpid();echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";$childList = array();// 建立訊息佇列,以及定義訊息類型(類似於資料庫中的庫)$id = ftok(__FILE__,‘m‘);$msgQueue = msg_get_queue($id);const MSG_TYPE = 1;// 生產者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);    }}// 消費者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 ( $pid == -1) {        // 建立失敗        exit("fork progress error!\n");    } else if ($pid == 0) {        // 子進程執行程式        $pid = posix_getpid();        $callback();        exit("({$pid})child progress end!\n");    }else{        // 父進程執行程式        return $pid;    }}// 3個寫進程for ($i = 0; $i < 3; $i ++ ) {    $pid = createProgress(‘producer‘);    $childList[$pid] = 1;    echo "create producer child progress: {$pid} \n";}// 2個寫進程for ($i = 0; $i < 2; $i ++ ) {    $pid = createProgress(‘consumer‘);    $childList[$pid] = 1;    echo "create consumer child progress: {$pid} \n";}// 等待所有子進程結束while(!empty($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，只有一個進程能去到，所以不需要額外的鎖或訊號量。

2. 訊號量與共用記憶體

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

共用記憶體：是系統在記憶體中開闢的一塊公用的記憶體地區，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地區，為了保證資料的一致性，需要對該記憶體地區加鎖或訊號量。

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";$childList = array();// 建立共用記憶體,建立訊號量,定義共用key$shm_id = ftok(__FILE__,‘m‘);$sem_id = ftok(__FILE__,‘s‘);$shareMemory = shm_attach($shm_id);$signal = sem_get($sem_id);const SHARE_KEY = 1;// 生產者function producer(){    global $shareMemory;    global $signal;    $pid = posix_getpid();    $repeatNum = 5;    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {        // 獲得訊號量        sem_acquire($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: {$count}\n";        }else{            // 無值,初始化            shm_put_var($shareMemory,SHARE_KEY,0);            echo "({$pid}) count: 0\n";        }        // 用完釋放        sem_release($signal);        $rand = rand(1,3);        sleep($rand);    }}function createProgress($callback){    $pid = pcntl_fork();    if ( $pid == -1) {        // 建立失敗        exit("fork progress error!\n");    } else if ($pid == 0) {        // 子進程執行程式        $pid = posix_getpid();        $callback();        exit("({$pid})child progress end!\n");    }else{        // 父進程執行程式        return $pid;    }}// 3個寫進程for ($i = 0; $i < 3; $i ++ ) {    $pid = createProgress(‘producer‘);    $childList[$pid] = 1;    echo "create producer child progress: {$pid} \n";}// 等待所有子進程結束while(!empty($childList)){    $childPid = pcntl_wait($status);    if ($childPid > 0){        unset($childList[$childPid]);    }}// 釋放共用記憶體與訊號量shm_remove($shareMemory);sem_remove($signal);echo "({$parentPid})main progress end!\n";

3.訊號

訊號是一種系統調用。通常我們用的kill命令就是發送某個訊號給某個進程的。具體有哪些訊號可以在liunx/mac中運行kill -l查看。下面這個例子中，父進程等待5秒鐘，向子進程發送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";// 定義一個訊號處理函數function sighandler($signo) {    $pid = posix_getpid();    echo "{$pid} progress,oh no ,I‘m killed!\n";    exit(1);}$pid = pcntl_fork();if ( $pid == -1) {    // 建立失敗    exit("fork progress error!\n");} else if ($pid == 0) {    // 子進程執行程式    // 註冊訊號處理函數    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{    // 父進程執行程式    $childList[$pid] = 1;    // 5秒後,父進程向子進程發送sigint訊號.    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處理序間通訊，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，子進程寫入資料，父進程讀取資料。

// 定義管道路徑,與建立管道$pipe_path = ‘/data/test.pipe‘;if(!file_exists($pipe_path)){    if(!posix_mkfifo($pipe_path,0664)){        exit("create pipe error!");    }}$pid = pcntl_fork();if($pid == 0){    // 子進程,向管道寫資料    $file = fopen($pipe_path,‘w‘);    while (true){        fwrite($file,‘hello world‘);        $rand = rand(1,3);        sleep($rand);    }    exit(‘child end!‘);}else{    // 父進程,從管道讀資料    $file = fopen($pipe_path,‘r‘);    while (true){        $rel = fread($file,20);        echo "{$rel}\n";        $rand = rand(1,2);        sleep($rand);    }}

5.socket

socket即我們常說的通訊端編程。這個待補充。

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