钛节点

PHP进程通信之共享内存+UNIX Socket（二十四节）

发表@2020-03-08 13:35:58

更新@2023-04-27 15:40:33

大家好，老李是我；我永远都爱这样的我。

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有人跟我说：「老李，你再也不是以前的你了」。他说这句话的时候，我仿佛感觉到了当年马克·查普曼在一枪干掉了约翰·列侬后，对着列侬的尸体说：“ 你变了 ”...

我怎么能变呢，我还是那个老李：就算整个晋西北乱成了一锅粥，我还是我，是颜色不一样的烟火，当年那个十里八乡有名的俊后生，当年雪上草地里背过锅，二营长意大利炮扛上来，老子打得就是他精锐，别说它一个板田联队，有一个师老子就TM敢打太原。你好好看看我哪儿变了？

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硬核，风骚，还带着那么一丝丝小帅。就算说变，那也仅仅可能是在向「真*谢顶道人」的方向变，真到那个时候我就改号为「秃顶法师」。

恒河水一口下了肚，今天要搞一波儿流。还是有同学整不明白进程间通信的意义啊，结合WM简单说一种情况，众所周知WM的进程模型是Master-Worker类型的，具体表现大概就是Master fork出Worker，每个Worker持有一个Event-Loop，这是一种与Nginx十分相似的进程模型，但我估计不少老哥平时用WM没准能开大几十甚至上百个Worker进程，虽然用起来是没问题，但总归很奇怪，你见过Nginx进程开这么多的么（你要说你服务器是128核那当我没说）？所以李亮在WM问答社区里推荐一种做法就是再在WM后面接入一群任务服务器，前后之间利用异步方式通信，大概就是类似于挡在前面这一坨WM服务器负责高吞吐数据转发，业务逻辑的处理则是交给后面的一坨任务服务器。其实吧，用过Swoole多进程模式的铁子们应该比较熟悉，其实就是Swoole里Worker进程与Tasker进程的故事。

上面叨逼叨这么一堆，你应该意识到如果WM自己本身带一组Task进程也挺好的，Worker进程就可以靠高性能的进程间通信与Task进程数据交互。

在关于进程间通信这里，一牵涉到共享内存就脑袋大，多个进程／线程访问同一块儿共享内存，你就是抠脚趾头都能预料到读写锁的问题，所以还得有个信号量来「相濡以沫」一下：
一个是坦克，另一个是坦克行车记录仪
一个是航母，另一个是航母雨刮器
一个是潜艇，另一个是潜艇风湿活血理疗仪
一个是飞机，另一个是飞机耐磨防刮漆

也就是说信号量和共享内存是分不开的，要用也是搭配着用。*NIX的一些书籍中甚至不建议新手轻易使用这种进程间通信的方式，因为这是一种极易产生死锁的解决方案。共享内存顾名思义，就是一坨内存中的区域，可以让多个进程进行读写。为了解决这个问题才引入了信号量，信号量是一个计数器，是配合共享内存使用的，一般情况下流程如下：
- 当前进程获取将使用的共享内存的信号量
- 如果信号量大于0，那么就表示这块儿共享资源可以使用，然后进程将信号量减1
- 如果信号量为0，则进程进入休眠状态一直到信号量大于0，进程唤醒开始从1一个进程不再使用当前共享资源情况下，就会将信号量减1。

这个地方，信号量的检测并且减1是原子性的，也就说两个操作必须一起成功，这是由系统内核来实现的。在PHP中，信号量和共享内存先后一共也就这几个函数：

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其中sem前缀的是信号操作相关函数，shm前缀是共享内存相关函数。

```php
<?php
// sem key
$sem_key = ftok( __FILE__, 'b' );
$sem_id = sem_get( $sem_key );
// shm key
$shm_key = ftok( __FILE__, 'm' );
$shm_id = shm_attach( $shm_key, 1024, 0666 );
const SHM_VAR = 1;
$child_pid = [];
// fork 2 child process
// 下面逻辑很简单，就是两个子进程去操作同一块共享内存
// 每个进程在试图读或者写共享内存前，都必须先获得锁
// 当然，操作完毕后，一定记得要释放锁
for( $i = 1; $i <= 2; $i++ ){
    $pid = pcntl_fork();
    if( $pid < 0 ){
        exit();
    } else if( 0 == $pid ) {
        // 子进程中，在操作shm共享内存前，首先获取sem锁
        sem_acquire( $sem_id );
        if( shm_has_var( $shm_id, SHM_VAR ) ){
            $counter = shm_get_var( $shm_id, SHM_VAR );
            $counter += 1;
            shm_put_var( $shm_id, SHM_VAR, $counter );
        } else {
            $counter = 1;
            shm_put_var( $shm_id, SHM_VAR, $counter );
        }
        // 释放锁，一定要记得释放，不然就一直会被阻锁死
        sem_release( $sem_id );
        exit;
    } else if( $pid > 0 ) {
        $child_pid[] = $pid;
    }
}
while( !empty( $child_pid ) ){
    foreach( $child_pid as $pid_key => $pid_item ){
        pcntl_waitpid( $pid_item, $status, WNOHANG );
        unset( $child_pid[ $pid_key ] );
    }
}
// 休眠2秒钟，2个子进程都执行完毕了
sleep( 2 );
echo '最终结果'.shm_get_var( $shm_id, SHM_VAR ).PHP_EOL;
// 记得删除共享内存数据，删除共享内存是有顺序的，先remove后detach，顺序反过来php可能会报错
shm_remove( $shm_id );
shm_detach( $shm_id );
```

然而，今天压箱底的是AF_UNIX所代表的UNIX本地socket方式。当然了人家是先有socket后有这种UNIX Socket，这玩意也是后来满满发展来的，你可以理解为一开始socket是面向跨机器的网络通信，后来发现这玩意纯用在本地搞搞单机版跨进程通信效果也贼不错，而且这种本地版本的socket跑在127.0.0.1地址上，你别看是socket然而实际上一不经过网卡、二也没有网络协议解析那些乱七八糟的，这是一种可靠的连接服务。

其实有些老哥在折腾MySQL的时候应该注意到了，一个叫做mysql.sock的文件；或者折腾php-fpm与Nginx的时候，有个php-fpm.sock。一般约定俗成的话，这种后缀为sock的文件就是UNIX本地socket。

拿php-fpm里这个sock来说，当你把Nginx服务器与php-fpm部署在同一台机器上的时候，你完全可以考虑使用本地socket的方式让Nginx与php-fpm进行数据交换，很明显这种省略掉网络开销的通信方式应该是更高效的，不过我曾经在网上看到过一个中论调，大概是说「php-fpm这种unix socket通信方式不稳定」而且还感染了相当一批人，但是通篇也没有看到这种论调的论据是什么。如果你知道这种「不稳定」的原因，可以后台提供一下，我下篇文章打补丁。

由于前面我们说过socket相关的操作函数，所以下面的demo你们看起来应该是不费吹灰之力的，但是你们一定要把注意力分配到注释上：

```php
/***********  一侧代码  **********/
<?php
// 这里要注意的是，第一个参数用AF_UNIX表示要创建一个本地unix域
// 但是最后一个参数。。。给老子折腾的不清，只有用0才不会报错
// 但是，他TM文档里压根没提这档子事！fk
$listen_socket = socket_create( AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0 );
// 这会儿就不需要把socket bind到IP+PORT上了
// 而是bind到一个sock文件上
$file = "./server.sock";
socket_bind( $listen_socket, $file );
socket_listen( $listen_socket );
while ( true ) {
    $connection_socket = socket_accept( $listen_socket );
    $ret = socket_recv( $connection_socket, $recv_content, 2048, 0 );
    echo $recv_content;
    $encode_ret = "higood";
    socket_write( $connection_socket, $encode_ret, strlen( $encode_ret ) );
}

/***********  另一侧代码  **********/
<?php
$conn_socket = socket_create( AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0 );
$file = "./server.sock";
socket_connect( $conn_socket, $file );
socket_write( $conn_socket, "HI,I am coming." );
socket_recv( $conn_socket, $recv_content, 2048, 0 );
echo $recv_content;
```

大概就这样，能读能写，双向通信，成熟稳定，这瓜保熟。这代码你要是说你看不懂，村上春树都能被你气得直接下乡种树。

路人甲：卧槽，老李，进程间通信已经完毕了，《PNP》是不是要完结撒花了？
：...屁～我突然又临时想到有些「缺要查，有些「漏要补」...还差最后两个章节