Workerman에서 꼭 알아야 할 몇 가지 개념

다음 칼럼에서는 workerman 튜토리얼에서 Workerman에 대해 꼭 알아야 할 몇 가지 개념을 소개하겠습니다. 도움이 필요한 친구들에게 도움이 되길 바랍니다!

Workerman은 순수하게 PHP로만 개발된 오픈 소스 고성능 PHP 소켓 서비스 프레임워크입니다. MVC 프레임워크는 아니지만 더 낮은 수준의 일반적인 소켓 서비스 프레임워크로 TCP 에이전트, 래더 에이전트, 게임 서버, 메일 서버 및 FTP 서버를 개발하는 데 사용할 수 있습니다.

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사실 Workerman은 PHP 버전의 nginx와 유사하며 코어도 다중 프로세스 + Epoll + 비차단 IO입니다. 각 Workerman 프로세스는 수만 개의 동시 연결을 유지할 수 있습니다. 메모리에 상주하기 때문에 Apache, nginx, php-fpm 등의 컨테이너에 의존하지 않으며 초고성능을 자랑합니다.

TCP, UDP, UNIXSOCKET, 긴 연결, Websocket, HTTP, WSS, HTTPS 및 기타 통신 프로토콜과 다양한 사용자 정의 프로토콜을 지원합니다. 타이머, 비동기 소켓 클라이언트, 비동기 Mysql, 비동기 Redis, 비동기 HTTP 및 비동기 메시지 대기열과 같은 많은 고성능 구성 요소가 있습니다.

우선 몇 가지 핵심 개념을 이해해야 합니다. 1. 다중 프로세스 2. Epoll 3. 비차단 IO

1. 다중 프로세스:

먼저 프로세스란 무엇입니까? ? 프로세스에는 코드, 데이터 및 프로세스에 할당된 리소스(메모리)가 포함됩니다. 직관적으로 말하면 컴퓨터 시스템의 프로세스는 PID입니다. 운영 체제는 외부 프로세스의 간섭으로부터 프로세스 공간을 보호합니다. 즉, 한 프로세스가 다른 프로세스의 메모리에 액세스할 수 없습니다.

프로세스 간에 통신이 필요한 경우가 있습니다. 이 경우 운영 체제를 사용하여 프로세스 간 통신 메커니즘을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 실행 파일을 실행할 때 운영 체제는 해당 파일을 실행할 프로세스를 생성합니다.

그러나 실행 파일이 다중 프로세스 설계를 기반으로 하는 경우 운영 체제는 원래 프로세스에 여러 프로세스를 생성합니다. 이러한 프로세스 간에 실행되는 코드는 동일하지만 실행 결과는 동일할 수도 있고 다를 수도 있습니다. .

왜 여러 프로세스가 필요한가요? 가장 직관적인 아이디어는 운영 체제가 멀티 코어를 지원하는 경우 실행 파일이 멀티 코어가 아니더라도 다른 코어에서 실행될 수 있다는 것입니다. 한 프로세스가 대기하는 동안 다른 프로세스도 CPU에서 실행될 수 있습니다. I/O 작업, CPU 활용도 및 프로그램 효율성을 향상시킵니다.

Linux 시스템에서는 fork()를 사용하여 상위 프로세스에 하위 프로세스를 만들 수 있습니다. 프로세스가 fork()를 호출한 후 시스템은 먼저 저장 데이터 및 코드 공간과 같은 리소스를 새 프로세스에 할당합니다. 그런 다음 원래 프로세스의 모든 값과 상태가 새 프로세스에 복사되어 다른 프로세스를 구별하기 위해 원래 프로세스와 몇 가지 값만 다릅니다.

fork() 함수는 상위 프로세스에 한 번(하위 프로세스의 pid 또는 포크 실패 정보 반환), 하위 프로세스에 한 번(0 반환) 등 두 번 반환합니다. 이 시점에서 두 프로세스가 분리되어 각각 시스템에서 실행되었습니다.

2. Non-Blocking IO:

먼저 IO란 무엇인가, 즉 입출력의 동작을 말합니다. 네트워크 IO의 본질은 소켓을 읽는 것입니다. 소켓은 Linux 시스템에서 스트림으로 추상화되며 IO는 대류 작업으로 이해될 수 있습니다. IO 액세스(예를 들어 읽기)의 경우 데이터는 먼저 운영 체제 커널의 버퍼에 복사된 다음 운영 체제 커널의 버퍼에서 응용 프로그램의 주소 공간으로 복사됩니다.

따라서 읽기 작업이 발생하면 두 단계를 거칩니다.

첫 번째 단계(데이터 대기): 데이터가 준비될 때까지 대기(데이터가 준비될 때까지 대기).

두 번째 단계(데이터 복사): 커널에서 프로세스로 데이터 복사

소켓 스트림(예: IO)의 경우

1단계: 일반적으로 대기가 포함됩니다. 데이터 패킷이 네트워크에 도착하여 네트워크의 일부 버퍼에 복사됩니다. 핵심.

2단계: 커널 버퍼의 데이터를 애플리케이션 프로세스 버퍼로 복사합니다.

네트워크 IO의 모델은 대략 다음과 같습니다.

동기식 모델(동기식 IO)

Blocking IO(블로킹 IO) 리소스를 사용할 수 없으면 피드백 결과(데이터)가 나올 때까지 IO 요청이 차단됩니다. 또는 시간 초과). Linux에서는 기본적으로 모든 소켓이 차단됩니다. IO 차단의 특징은 IO 실행의 두 단계(데이터 대기 및 데이터 복사) 모두 차단된다는 것입니다.

비차단 IO(비차단 IO) 리소스를 사용할 수 없는 경우 IO 요청이 떠났다가 반환되며 반환 데이터는 리소스를 사용할 수 없음을 나타냅니다. Linux에서는 데이터가 준비되지 않은 경우 사용자 프로세스를 차단하지 않으며 커널은 즉시 프로세스로 돌아가서 이 명령을 즉시 충족할 수 없음을 나타냅니다(EAGAIN 또는 EWOULDBLOCK). 따라서 폴링을 사용하여 논블로킹을 수행합니다.

멀티플렉싱 IO(멀티플렉싱 IO) IO 멀티플렉싱은 선택, 폴, epoll이라고 부르는 방식으로, 일부 지역에서는 이 IO 방법을 이벤트 구동 IO라고도 합니다. 선택/epoll의 장점은 단일 프로세스가 여러 네트워크 연결의 IO를 동시에 처리할 수 있다는 것입니다.

기본 원칙은 select, poll 및 epoll 함수가 자신이 담당하는 모든 소켓을 지속적으로 폴링하는 것입니다. 데이터가 특정 소켓에 도착하면 사용자 프로세스에 알림이 전달됩니다. IO 다중화 모델에서 실제로 각 소켓은 일반적으로 비차단으로 설정됩니다.

그러나 실제로는 전체 사용자 프로세스가 항상 차단되어 있습니다. 단지 프로세스가 소켓 IO에 의해 차단되는 대신 선택 기능에 의해 차단된다는 것입니다. 따라서 IO 멀티플렉싱은 select 및 epoll과 같은 시스템 호출에서는 차단되지만, recvfrom과 같은 실제 I/O 시스템 호출에서는 차단되지 않습니다.

신호 구동 IO(신호 구동 IO)

비동기 IO(비동기 IO) 사용자 프로세스가 읽기 작업을 시작한 후 즉시 다른 작업을 시작할 수 있습니다. 반면, 커널의 관점에서는 비동기 읽기를 받으면 즉시 반환하므로 사용자 프로세스에 어떤 차단도 발생하지 않습니다.

그런 다음 커널은 데이터 준비가 완료될 때까지 기다린 다음 데이터를 사용자 메모리에 복사합니다. 이 모든 작업이 완료되면 커널은 읽기 작업이 완료되었음을 알리는 신호를 사용자 프로세스에 보냅니다. 완전한.

3. Epoll : epoll은 Linux 커널에서 대량의 파일 설명자를 처리하기 위해 만든 향상된 폴링입니다. 이는 Linux에서 다중화된 IO 인터페이스 선택/폴링의 향상된 버전입니다. 프로그램이 많은 수의 동시 연결 중 활성 연결 수가 적은 경우 시스템 CPU 사용률을 크게 향상시킬 수 있습니다.

PS. 몇 가지 참고 사항:

1: IO 다중화는 동기식 차단 모델인가요, 아니면 비동기식 차단 모델인가요?

동기화에는 메시지 알림을 적극적으로 기다려야 하는 반면, 비동기식에는 수동적으로 메시지 알림을 받고 콜백, 알림, 상태 등을 통해 수동적으로 메시지를 받아야 합니다. IO 멀티플렉싱이 선택 단계로 차단되면 사용자 프로세스는 데이터 준비 상태 메시지를 얻기 위해 선택 함수를 적극적으로 기다리고 호출하며 해당 프로세스 상태는 차단됩니다. 따라서 IO 다중화는 동기식 차단 모드로 분류됩니다.

2: 동시성이란 정확히 무엇인가요? 높은 동시성이란 무엇인가요?

동시성이 높은 프로그램은 일반적으로 멀티스레딩 + 동기 차단 방식보다는 동기 비차단 방식을 사용합니다. 이를 이해하려면 먼저 동시성과 병렬성의 차이점을 살펴보세요. 즉, 동시성 수는 동시에 수행되는 작업 수(예: 동시에 제공되는 HTTP 요청)를 나타내고, 병렬 수는 동시에 작업할 수 있는 물리적 리소스 수를 나타냅니다. (예: CPU 코어 수)

다양한 작업 단계를 적절하게 예약하면 동시성 수가 병렬성 수준보다 훨씬 커질 수 있습니다. 이것이 소수의 CPU가 수만 개의 사용자 동시 요청을 지원할 수 있는 비결입니다. 이렇게 동시성이 높은 상황에서는 각 작업(사용자 요청)에 대한 프로세스나 스레드를 만드는 데 비용이 매우 많이 듭니다. 동기식 비차단 방법은 여러 IO 요청을 백그라운드로 보낼 수 있으며, 이를 통해 하나의 프로세스에서 많은 수의 동시 IO 요청을 처리할 수 있습니다.

위 내용은 Workerman에서 꼭 알아야 할 몇 가지 개념의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!