一文彻底搞懂PHP进程信号处理

背景

前两周老大给我安排了一个任务，写一个监听信号的包。因为我司的项目是运行在容器里边的，每次上线，需要重新打包镜像，然后启动。在重新打包之前，Dokcer会先给容器发送一个信号，然后等待一段超时时间(默认10s)后，再发送SIGKILL信号来终止容器

现在有一种情况，容器中有一个常驻进程，该常驻进程的任务是不断的消费队列里的消息。假设现在要上线，需要关杀掉容器，Docker给容器里跑的常驻进程发送一个信号，告诉它我10s后会将你关闭，假设现在已经过了9秒，常驻进程刚从队列中取出一条消息，1s内还没将后续逻辑执行完，进程就已经被杀了，此时这条消息就丢失了，且可能会产生脏数据

上边就是这次任务的背景，需要通过监听信号来决定后续如何操作。对于上边这种情况，当常驻进程收到Docker发送的关闭信号时，将该进程阻塞即可，一直sleep，直到杀掉容器。OK，清楚背景之后，下边就介绍一下PHP中的信号(后边会再整理一篇这个包如何写，并将包发布到https://packagist.org/，供需要的小伙伴使用)【推荐学习：PHP视频教程】

一、在Linux操作系统中有哪些信号

1、简单介绍信号

信号是事件发生时对进程的通知机制，有时又称为软件中断。一个进程可以向另一个进程发送信号，比如子进程结束时都会向父进程发送一个SIGCHLD（17号信号）来通知父进程，所以有时信号也被当作一种进程间通信的机制。

在linux系统下，通常我们使用 kill -9 XXPID来结束一个进程，其实这个命令的实质就是向某进程发送SIGKILL（9号信号），对于在前台进程我们通常用Ctrl+c快捷键来结束运行，该快捷键的实质是向当前进程发送SIGINT(2号信号)，而进程收到该信号的默认行为是结束运行

2、常用信号

下边这些信号，可以使用kill -l命令进行查看下边介绍几个比较重要且常用的信号：

二、PHP中处理信号相关函数

PHP的pcntl扩展以及posix扩展为我们提供了若干操作信号的方法(若想使用这些函数，需要先安装这几个扩展)

下边具体介绍几个我在本次任务中用到的方法：

declare

declare结构用来设定一段代码的执行指令。declare的语法和其它流程控制结构相似

declare (directive)
    statement

directive部分允许设定declare代码段的行为。目前只认识两个指令：ticks和encoding。declare代码段中的 statement部分将被执行——怎样执行以及执行中有什么副作用出现取决于directive中设定的指令

Ticks

Tick（时钟周期）是一个在declare代码段中解释器每执行N条可计时的低级语句就会发生的事件N的值是在declare 中的directive部分用ticks=N来指定的。不是所有语句都可计时。通常条件表达式和参数表达式都不可计时。在每个tick中出现的事件是由register_tick_function()来指定的，注意每个 tick 中可以出现多个事件 更详细的内容，可查看官方文档：https://www.php.net/manual/zh/control-structures.declare.php

<?php
declare(ticks=1);//每执行一条时,触发register_tick_function()注册的函数
$a=1;//在注册之前,不算
function test(){//定义一个函数
    echo "执行\n";
}
register_tick_function('test');//该条注册函数会被当成低级语句被执行
for($i=0;$i<=2;$i++){//for算一条低级语句
    $i=$i;//赋值算一条
}
输出：六个“执行”

pcntl_signal

pcntl_signal,安装一个信号处理器

pcntl_signal ( int $signo , callback $handler [, bool $restart_syscalls = true ] ) : bool

函数pcntl_signal()为signo指定的信号安装一个新的信号处理器

declare(ticks = 1);
pcntl_signal(SIGINT,function(){
    echo "你按了Ctrl+C".PHP_EOL;
});
while(1){
    sleep(1);//死循环运行低级语句
}
输出：当按Ctrl+C之后，会输出“你按了Ctrl+C”

posix_kill

posix_kill,向进程发送一个信号

posix_kill ( int $pid , int $sig ) : bool

第一个参数为进程ID，第二个参数为你要发送的信号

a.php
<?php
declare(ticks = 1);
echo getmypid();//获取当前进程id
pcntl_signal(SIGINT,function(){
    echo "你给我发了SIGINT信号";
});
while(1){
    sleep(1);
}

b.php
<?php
posix_kill(执行1.php时输出的进程id, SIGINT);

pcntl_signal_dispatch

pcntl_signal_dispatch,调用等待信号的处理器

pcntl_signal_dispatch ( void ) : bool

函数pcntl_signal_dispatch()调用每个等待信号通过pcntl_signal()安装的处理器

<?php
echo "安装信号处理器...\n";
pcntl_signal(SIGHUP,  function($signo) {
     echo "信号处理器被调用\n";
});
echo "为自己生成SIGHUP信号...\n";
posix_kill(posix_getpid(), SIGHUP);
echo "分发...\n";
pcntl_signal_dispatch();
echo "完成\n";
?>

输出：
安装信号处理器...
为自己生成SIGHUP信号...
分发...
信号处理器被调用
完成

pcntl_async_signals()

异步信号处理，用于启用无需 ticks （这会带来很多额外的开销）的异步信号处理。(PHP>=7.1)

<?php
pcntl_async_signals(true); // turn on async signals

pcntl_signal(SIGHUP,  function($sig) {
    echo "SIGHUP\n";
});

posix_kill(posix_getpid(), SIGHUP);

输出：
SIGHUP

三、PHP中处理信号量的方式

前边我们知道我们可以通过declare(ticks=1)和pcntl_signal组合的方式监听信号，即每一条PHP低级语句，就会检查一次当前进程是否有未处理的信号，这其实是十分耗性能的。

pcntl_signal的实现原理是，触发信号后先将信号加入一个队列中。然后在PHP的ticks回调函数中不断检查是否有信号，如果有信号就执行PHP中指定的回调函数，如果没有则跳出函数。

PHP_MINIT_FUNCTION(pcntl)
{
 php_register_signal_constants(INIT_FUNC_ARGS_PASSTHRU);
 php_pcntl_register_errno_constants(INIT_FUNC_ARGS_PASSTHRU);
 php_add_tick_function(pcntl_signal_dispatch TSRMLS_CC);

 return SUCCESS;
}

在PHP5.3之后，有了pcntl_signal_dispatch函数。这个时候将不在需要declare,只需要在循环中增加该函数,就可以调用信号通过了：

<?php
echo getmypid();//获取当前进程id
pcntl_signal(SIGUSR1,function(){
    echo "触发信号用户自定义信号1";
});
while(1){
    pcntl_signal_dispatch();
    sleep(1);//死循环运行低级语句
}

大家都知道PHP的ticks=1表示每执行1行PHP代码就回调此函数。实际上大部分时间都没有信号产生，但ticks的函数一直会执行。如果一个服务器程序1秒中接收1000次请求，平均每个请求要执行1000行PHP代码。那么PHP的pcntl_signal，就带来了额外的 1000 * 1000，也就是100万次空的函数调用。这样会浪费大量的CPU资源。比较好的做法是去掉ticks，转而使用pcntl_signal_dispatch，在代码循环中自行处理信号。 pcntl_signal_dispatch 函数的实现：

void pcntl_signal_dispatch()
{
 //.... 这里略去一部分代码，queue即是信号队列
 while (queue) {
  if ((handle = zend_hash_index_find(&PCNTL_G(php_signal_table), queue->signo)) != NULL) {
   ZVAL_NULL(&retval);
   ZVAL_LONG(&param, queue->signo);

   /* Call php signal handler - Note that we do not report errors, and we ignore the return value */
   /* FIXME: this is probably broken when multiple signals are handled in this while loop (retval) */
   call_user_function(EG(function_table), NULL, handle, &retval, 1, &param TSRMLS_CC);
   zval_ptr_dtor(&param);
   zval_ptr_dtor(&retval);
  }
  next = queue->next;
  queue->next = PCNTL_G(spares);
  PCNTL_G(spares) = queue;
  queue = next;
 }
}

但是上边这种，也有个恶心的地方就是，它得放在死循环中。PHP7.1之后出来了一个完成异步的信号接收并处理的函数： pcntl_async_signals

<?php
//a.php
echo getmypid();
pcntl_async_signals(true);//开启异步监听信号
pcntl_signal(SIGUSR1,function(){
    echo "触发信号";
    posix_kill(getmypid(),SIGSTOP);
});
posix_kill(getmypid(),SIGSTOP);//给进程发送暂停信号

//b.php
posix_kill(文件1进程, SIGCONT);//给进程发送继续信号
posix_kill(文件1进程, SIGUSR1);//给进程发送user1信号

通过pcntl_async_signals方法，就不用再写死循环了。

监听信号的包：

https://github.com/Rain-Life/monitorSignal