PHP進程及進程間通信

一、引言

進程是一個具有獨立功能的程序關於某個數據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，一個程序的基本單元。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中的進程是以擴展的形式來完成。通過這些擴展，我們能夠很輕松的完成進程的一系列動作。

• pcntl擴展：主要的進程擴展，完成進程創建於等待操作。
• posix擴展：完成posix兼容機通用api,如獲取進程id,殺死進程等。
• sysvmsg擴展：實現system v方式的進程間通信之消息隊列。
• sysvsem擴展：實現system v方式的信號量。
• sysvshm擴展：實現system v方式的共享內存。
• sockets擴展：實現socket通信。

這些擴展只能在linux/mac中使用，window下是不支持。最后建議php版本為5.5+。

相關代碼：進程相關代碼

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，退出程序。

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

完美，終於創建了一個子進程，一個父進程。完了么？沒有，各個進程之間相互獨立的，沒有任何交集，使用范圍嚴重受到現在。怎么辦，哪就進程間通信(interprogress communication)唄。

四、進程間通信（IPC）

通常linux中的進程通信方式有：消息隊列、信號量、共享內存、信號、管道、socket。

1.消息隊列

消息隊列是存放在內存中的一個隊列。如下代碼將創建3個生產者子進程，2個消費者子進程。這5個進程將通過消息隊列通信。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";$childList = array();
// 創建消息隊列,以及定義消息類型(類似於數據庫中的庫)
$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 ( $pid == -1) {
        // 創建失敗
        exit("fork progress error!\n");
    } else if ($pid == 0) {
        // 子進程執行程序
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid})child progress end!\n");
    }else{
        // 父進程執行程序
        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";

由於消息隊列去數據是，只有一個進程能去到，所以不需要額外的鎖或信號量。

2. 信號量與共享內存

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

共享內存：是系統在內存中開辟的一塊公共的內存區域，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區域，為了保證數據的一致性，需要對該內存區域加鎖或信號量。

以下，創建多個進程修改內存中的同一個值。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";
$childList = array();

// 創建共享內存,創建信號量,定義共享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; $i++) {
        // 獲得信號量
        sem_acquire($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 ( $pid == -1) {
        // 創建失敗
        exit("fork progress error!\n");
    } else if ($pid == 0) {
        // 子進程執行程序
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid})child progress end!\n");
    }else{
        // 父進程執行程序
        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[$childPid]);
    }
}
// 釋放共享內存與信號量
shm_remove($shareMemory);
sem_remove($signal);
echo "({$parentPid})main progress end!\n";

3.信號

信號是一種系統調用。通常我們用的kill命令就是發送某個信號給某個進程的。具體有哪些信號可以在liunx/mac中運行kill -l查看。下面這個例子中，父進程等待5秒鍾，向子進程發送sigint信號。子進程捕獲信號，掉信號處理函數處理。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}\n";

// 定義一個信號處理函數
function sighandler($signo) {
    $pid = posix_getpid();
    echo "{$pid} progress,oh no ,I'm killed!\n";
    exit(1);
}

$pid = pcntl_fork();
if ( $pid == -1) {
    // 創建失敗
    exit("fork progress error!\n");
} else if ($pid == 0) {
    // 子進程執行程序
    // 注冊信號處理函數
    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{
    // 父進程執行程序
    $childList[$pid] = 1;
    // 5秒后,父進程向子進程發送sigint信號.
    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信手段，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系的進程間通信，而有名管道可以用於同一主機上任意進程。這里只介紹有名管道。下面的例子，子進程寫入數據，父進程讀取數據。

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

5.socket

socket即我們常說的套接字編程。這個待補充。

原文地址：https://www.jianshu.com/p/08bcf724196b