用PHP實現高並發伺服器-php教程-PHP中文網

用PHP實現高並發伺服器

一提到高並發，就沒有辦法繞開I/O復用，再具體到特定的平台linux, 就沒辦法繞開epoll. epoll為啥高效的原理就不講了，有興趣的同學可以自行搜尋研究一下。

php怎麼玩epoll？首先得安裝個libevent函式庫，再裝個event擴充功能或libevent擴充功能就可以愉快地玩了.

#有些人搞不清楚libevent函式庫跟libevent擴充功能的差別，簡單來說，libevent函式庫是C語言對epoll的封裝，跟PHP毛關係都沒有；libevent擴充就是PHP跟libevent函式庫的溝通橋樑。其實PHP的許多擴充就是做這個事的，有一些優秀的C語言庫，PHP想直接拿來用，就透過PHP擴充的方式接入PHP。

libevent擴充功能和event擴充功能隨便選一個裝，我個人比較喜歡event擴展，因為比較物件導向一點。自己去http://pecl.php.net裡面搜跟自己PHP版本對應的擴展，下好編譯安裝一下就OK了.電腦裝了多個版本的PHP編譯的時候注意一下，phpize的版本要對應上，別搞錯了，典型的五步曲:

phpize
./configure
make
make install
php -m | grep event #看看装上了没

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我們要實現的伺服器，傳輸層是TCP協議，應用層協議太多太複雜，限於篇幅，會簡單地以HTTP伺服器舉個例子，HTTP協定本身就很複雜，要實現起來細節上有很多考究，我們也不會完全實作HTTP協定。

首先，創建一個socket，三步曲，socket_create、socket_bind、socket_listen，為什麼是這三步曲呢？很簡單，不管你傳輸層協定是啥，你下面的網路層協定你得選個版本吧，IPV4還是IPV6，傳輸層工作方式你得選一個吧，全雙工、半雙工還是單工，TCP還是UDP你也得選一個吧，socket_create就是這三個選項；確定了網路層和傳輸層，你得告訴我監聽哪個埠吧，這就對應了socket_bind；然後你得開啟監聽，並指定一個客戶端的佇列長度吧，這就是socket_listen幹的事。

創建完了，同步阻塞咱就不介紹了，一個進程同時最多hold處一個連接，多幾個連接同時請求，就得等唄，超過了socket_listen指定的隊列長度，就得返回504了。多進程也一樣，幾個進程就有幾個並發，進程又是昂貴資源，而且進程的上下文切換費時費力，導致整個系統效率低下。

沒關係，咱有epoll，hold住千萬請求不是夢，先實作一個Reactor。 libevent函式庫就是Reactor模式，直接呼叫函式就是在使用Reactor模式，所以不需要糾結到底php怎麼實作Reactor模式。

<?php

use Event;
use EventBase;

class Reactor
{
    protected $reactor;

    protected $events;

    public static $instance = null;

    const READ = Event::READ | Event::PERSIST;

    const WRITE = Event::WRITE | Event::PERSIST;

    public static function getInstance()
    {
        if (is_null(self::$instance)) {
            self::$instance = new self();
            self::$instance->reactor = new EventBase;
        }

        return self::$instance;
    }

    public function add($fd, $what, $cb, $arg = null)
    {
        switch ($what) {
            case self::READ:
                $event = new Event($this->reactor, $fd, self::READ, $cb, $arg);
                break;
            case self::WRITE:
                $event = new Event($this->reactor, $fd, self::WRITE, $cb, $arg);
                break;
            default:
                $event = new Event($this->reactor, $fd, $what, $cb, $arg);
                break;
        }

        $event->add();
        $this->events[(int) $fd][$what] = $event;
    }

    public function del($fd, $what = 'all')
    {
        $events = $this->events[(int) $fd];
        if ($what == 'all') {
            foreach ($events as $event) {
                $event->free();
            }
        } else {
            if ($what != self::READ && $what != self::WRITE) {
                throw new \Exception('不存在的事件');
            }

            $events[$what]->free();
        }
    }

    public function run()
    {
        $this->reactor->loop();
    }

    public function stop()
    {
        foreach ($this->events as $events) {
            foreach ($events as $event) {
                $event->free();
            }
        }
        $this->reactor->stop();
    }
}

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上面的程式碼很簡單，簡單解釋一下概念，EventBase就是個容器，裡面裝的Event實例，這麼一說，上面的程式碼就非常好懂了。接著一個Server.

<?php use Throwable;use Monolog\Handler\StreamHandler;class Server{	protected $ip;	protected $port;	protected $socket;	protected $reactor;	public function __construct($ip, $port)
	{		$this->ip = $ip;		$this->port = $port;
	}	public function start()
	{
	    $socket = $this->createTcpConnection();
	    stream_set_blocking($socket, false);

	    Reactor::getInstance()->add($socket, Reactor::READ, function($socket) {
                $conn = stream_socket_accept($socket);
                stream_set_blocking($conn, false);
                (new Connection($conn))->handle();
        });

            Reactor::getInstance()->run();
	}	public function createTcpConnection()
	{
		$schema = sprintf("tcp://%s:%d", $this->ip, $this->port);
		$socket = stream_socket_server($schema, $errno, $errstr);		if ($errno) {			throw new \Exception($errstr);
		}		return $socket;
	}
}

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Connection

<?phpclass Connection{    protected $conn;    protected $read_buffer = &#39;&#39;;    protected $write_buffer = &#39;&#39;;    public function __construct($conn)
    {        $this->conn = $conn;
    }    public function handle()
    {
        Reactor::getInstance()->add($this->conn, Reactor::READ, \Closure::fromCallable([$this, 'read']));
    }    private function read($conn)
    {        $this->read_buffer = '';        if (is_resource($conn)) {            while ($content = fread($conn, 65535)) {                $this->read_buffer .= $content;
            }
        }        if ($this->read_buffer) {
            Reactor::getInstance()->add($conn, Reactor::WRITE, \Closure::fromCallable([$this, 'write']));
        } else {
            Reactor::getInstance()->del($conn);
            fclose($conn);
        }
    }    private function write($conn)
    {        if (is_resource($conn)) {
            fwrite($conn, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html;charset=utf8\r\nContent-Length:11\r\nConnection: keep-alive\r\n\r\nHello!world");
        }
    }

}

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先建立Socket的三步驟曲，設定成非阻塞模式。然後把socket加到Reactor中監聽可讀事件，可讀的意思就是，緩衝區有資料了，才可讀。可讀事件發生，說明有新連線來了，用stream_socket_accept接收新連線Conn，把Conn放到Reactor中監聽可讀事件，可讀事件發生，表示客戶端有資料傳送過來了，循環讀取直到沒數據，然後把Conn放到Reactor中監聽可寫事件，可寫事件發生，表示客戶端數據發送完了，把協議組裝一下寫入響應。

應用層如果是HTTP協定要注意一下Connection: keep-alive頭，因為要重複連接，不要一寫完就關閉連線。

擼完收工，用ab測一下並發，加上-k參數多用連接，i5 8G，3W的並發沒啥問題，當然我們這兒沒有磁碟I/O，實際情況要從磁碟讀取文件，讀文件要透過linux的系統調用，而且有幾次的文件拷貝操作，花銷比較大，常用的解決思路是sendfile，零拷貝直接從一個FD到另一個FD，效率比較高，缺點就是PHP沒有現成的已經實現sendfile的擴展，得自己動手，開發成本有點高。

ab測試PO圖：

這就是PHP實作高並發伺服器的思路了，只要是用EPOLL解決的，思路都一樣，都是三步曲，放到Reactor下監聽FD事件。當然這個只是最簡單的模型，還有很多可以改進的地方，比如說多進程，抄襲一下nginx，一個主進程 N個工作進程，多進程的目的還是想利用多核心並行工作。 C語言實作也是這樣，只是你可能不用libevent函式庫，自己封裝EPOLL,畢竟libevent函式庫有點重，你也用不到libevent的很多東西；當然了，C語言有一堆的資料結構以及定義在資料結構上的操作要寫，沒有GC，自己管理內存，還要有良好的設計，上多進程還得搞一搞IPC進程間通信的東西，開發難度比PHP要大地多，開發週期也很長，有興趣的同學可以自己擼一個玩。

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