php多进程编程详解

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##前言

php单进程存在的问题:

多核处理器未充分利用,而单处理器通常需要等待其他操作完成之后才能再继续工作。 任何现代操作系统都可在幕后执行多任务,这意味着在很短时间内,计算机可以调度多个进程,以执行多个程序。

如果我们将所有的工作都局限在一个进程中,它只能一次做一件事,这意味着我们需要将我们的单进程任务变成一个多进程任务,以便我们可以利用 操作系统的多任务处理能力。

多进程与多线程

在继续之前,先解释下多进程和多线程之间的区别。

进程,是具有其自己的存储器空间,自己的进程ID号等的程序的唯一实例。

线程,可以被认为是一个虚拟进程,它没有自己的进程ID,没有自己的内存空间,但仍然能够利用多任务。

启用超线程的CPU,通过动态生成线程,以尽可能避免延迟,从而进一步推进。

虽然有些人可能不同意,但大多数Unix程序员具有一定程度的不信任的线程。 Unix系统总是首选多进程,然后才是多线程,部分原因是在Unix上创建一个进程(通常称为子进程的“生成”或“分叉”)是非常快的。 在其他操作系统中,如Windows,fork相当慢,所以线程概念更受欢迎。

考虑到这一点,毫不奇怪,所以目前只有在unix系统中支持 php 以fork多个进程,这个扩展是pcntl_fork函数

##php如何进行多进程编程

php 中使用pcntl_fork扩展函数进行frok多个进程。

####pcntl_fork返回值说明

当pcntl_fork函数被调用时,它将返回3个值。

如果返回值为-1,则fork失败,并且没有子进程。 这可能是由于缺少内存,或者因为已经达到对用户进程数量的系统限制。

如果返回值是大于0的任何数字,当前脚本是调用pcntl_fork()的父级,返回值是分叉的子进程的进程ID(PID)。 最后,如果返回值为0,则当前脚本是被分叉的子节点。

####pcntl_fork执行原理

如果你成功的执行pcntl_fork()函数,将有两个PHP副本同时执行相同的脚本。 它们都从pcntl_fork()行继续执行,最重要的是,子进程获取父进程中设置的所有变量的副本,甚至是资源。 我们忘记的一个关键的事情是,资源的副本不是一个独立的资源,他们将指向同一个事情,这可能是有问题的,更多的详情,稍后将继续讨论。

现在,这里有一个基本使用pcntl_fork()的例子:

<?php
$pid = pcntl_fork();    
switch($pid) 
{        
	case -1:            
		print "Could not fork!\n";            
		break;        
	case 0:            
		print "In child!\n";            
		break;        
	default:            
		print "In parent!\n";
}?>

上面的脚本只是在父进程和子进程中打印一条消息。 但是,它不显示父项的变量数据如何被复制到子项,它输出了2条信息,如下所示,说明已经是有2个进程在执行了(其中一个是主进程,一个是fork出来的子进程)

[root@25f0b49dc696 wwwroot]# php fork.php In parent!In child!

接着看下面的例子:

<?php
    $pid1 = pcntl_fork(); //第一次fork
    $pid2 = pcntl_fork(); //第二次fork
    $pid3 = pcntl_fork(); //第三次fork

    $current_process_id = posix_getpid();

    echo "current_process_id===$current_process_id===pid1==$pid1===pid2===$pid2==pid3==$pid3\n";

上面的例子,输出结果如下:

current_process_id===13090===pid1==13091===pid2===13092==pid3==13093current_process_id===13093===pid1==13091===pid2===13092==pid3==0current_process_id===13092===pid1==13091===pid2===0==pid3==13094current_process_id===13094===pid1==13091===pid2===0==pid3==0current_process_id===13091===pid1==0===pid2===13095==pid3==13096current_process_id===13096===pid1==0===pid2===13095==pid3==0current_process_id===13095===pid1==0===pid2===0==pid3==13097current_process_id===13097===pid1==0===pid2===0==pid3==0

分析上面的结果:

可以看出,主进程ID是13090
第一次fork
主13090 ->13091
第二次fork
主13090 ->13092
子13091 ->13095
第三次fork
主13090 ->13093
子13091 ->13096
子13092 ->13094
子13095 ->13097

至此,一共有8个进程在执行当前脚本

接着看下面的例子:

<?php
    $main_process_id = posix_getpid();
    echo "the main process id==$main_process_id\n";    for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {
        $pid = pcntl_fork();
        $current_process_id = posix_getpid();        if (!$pid) {
            echo "child $i current process id==$current_process_id==pid==$pid\n";            sleep(1);            //sleep($i)            print "In child $i\n";            //这里设置sleep不会阻塞输出,1s后会自动结束进程
            //sleep(1);            //结束当前子进程,不让子进程继续fork,不会阻止父进程继续fork
            exit;
        }        else{
            echo "parent current process id==$current_process_id==pid==$pid\n";            print "In parent $i\n";            //fork完毕,退出父进程,不让下次参与fork,能保证执行顺序,但下一次的fork要等待子进程执行完成后才能fork
            //exit;
        }
    }

这次五个子进程被fork创建成功,并且,因为每个子进程在父进程最后设置的时候获取$ i变量的副本,脚本打印出 "In child 1", "In child 2", "In child 3", "In child 4", and "In child 5".

[root@25f0b49dc696 wwwroot]# php fork2.php the main process id==13163parent current process id==13163==pid==13164In parent 1parent current process id==13163==pid==13165In parent 2parent current process id==13163==pid==13166In parent 3parent current process id==13163==pid==13167In parent 4parent current process id==13163==pid==13168In parent 5child 3 current process id==13166==pid==0child 2 current process id==13165==pid==0child 4 current process id==13167==pid==0child 5 current process id==13168==pid==0child 1 current process id==13164==pid==0[root@25f0b49dc696 wwwroot]# In child 3In child 4In child 5In child 2In child 1

然而,一切都不是那么简单,因为有两个关键的事情要注意,当你运行上述脚本。

首先,注意每个子脚本在打印出它的消息后调用exit。 在正常情况下,这将立即退出脚本,但在这里,它退出的是子PHP脚本,而不是父或任何其他子脚本。因此,每个其他子脚本和父脚本可以并且确实在一个孩子终止后继续执行。

其次,当脚本运行时,它的输出可能很混乱。

注意孩子们如何按顺序打印出他们的信息。 虽然这可能是很常见的情况,你不能依靠你的孩子被执行在一个特定的顺序。

这是多处理器的基本原则之一:一旦产生了进程,它就是操作系统决定何时执行它以及给出多少时间。

还要注意我如何立即返回到我的shell提示,然后调用五个孩子打印出他们的消息,尽管我显然已经有控制权。

这样做的原因是因为虽然孩子们附着在终端上,但他们基本上是在后台运行的。 一旦父终止,命令提示符将重新出现,你可以开始执行其他程序,但是,正如你可以看到,孩子们仍然会活跃,当他们想(因为孩子们不会做)。 在没有sleep命令情况下,这将不那么明显,但是重要的是记住子进程本质上有自己的运行环境。

PHP,像任何父母,可以使其监视其孩子,以确保他们做正确的事情。 这是通过两个新函数来实现的:

pcntl_waitpid(),它指示PHP等待子进程,
pcntl_wexitstatus(),它获取一个终止子进程返回的值。 我们已经看过exit()函数,以及如何使用它来向系统返回一个值

我们将使用这个值将值发送回父进程,然后检索使用pcntl_wexitstatus()。

在深入了解代码之前,让我先解释一下这些新函数是如何使用的。

pcntl_waitpid

int pcntl_waitpid ( int $pid , int &$status [, int $options = 0 ] )

默认情况下,pcntl_waitpid()将导致父进程无限期地暂停,等待子进程终止。 如果pid指定的子进程在此函数调用时已经退出(俗称僵尸进程),此函数 将立刻返回

至少需要两个参数,$pid-父类应该等待的子进程ID,$status-用来填充子进程状态的变量

$pid的值可以是以下之一:

< -1 等待任意进程组ID等于参数pid给定值的绝对值的进程。例如,如果传递-1802,pcntl_waitpid将等待进程组ID为1802的任何子进程。-1 等待任意子进程;与pcntl_wait函数行为一致。0 等待任意与调用进程组ID相同的子进程。这是最常用的值。

0 等待进程号等于参数pid值的子进程。也就是说,如果你传入1802,pcntl_waitpid将等待子进程1802终止。 $status pcntl_waitpid()将会存储状态信息到status 参数上,这个通过status参数返回的状态信息可以用以下函数 pcntl_wifexited(), pcntl_wifstopped(), pcntl_wifsignaled(), pcntl_wexitstatus(), pcntl_wtermsig()以及 pcntl_wstopsig()获取其具体的值。

返回值

pcntl_waitpid()返回退出的子进程进程号,发生错误时返回-1

返回终止子进程的PID,然后用状态变量填充子进程退出的信息。

如果调用pcntl_waitpid并且没有子运行,则立即返回-1并且不填充状态变量。

因此,如果0作为第一个参数传递给函数,pcntl_waitpid()将等待它的任何子进程终止。 当它成立时,它返回子进程的PID,终止并填充第二个参数,并提供有关终止的子进程的信息。 因为我们有几个孩子,我们需要继续调用pcntl_waitpid(),直到它返回-1,每次返回一些东西,我们应该打印出来的子进程的返回值。

从我们的子进程返回一个值就像向exit()传递一个参数一样简单,而不仅仅是终止。 这通过pcntl_waitpid()的返回值返回父节点,返回一个状态代码。 此状态代码不直接求值为返回值,因为它包含两个位的信息:子节点如何终止,以及如果子节点终止,则返回它的退出代码。

现在我们只假设子节点自己终止,这意味着退出代码总是设置在pcntl_waitpid()的返回值里面。 要从返回值提取退出代码,使用pcntl_wexitstatus()函数,它将返回值作为其唯一参数,并返回子进程的退出代码。

这可能听起来很复杂,但是一旦查看下一个代码项目,它应该会变得清楚。 这个例子显示了我们讨论的一切:

<?php    for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {
        $pid = pcntl_fork();        if (!$pid) {            sleep(1);
            $current_process_id = posix_getpid();            print "In child $i===process_id===$current_process_id\n";            exit($i);
        }
    }    while (($pid = pcntl_waitpid(0, $status)) != -1) {
        $status = pcntl_wexitstatus($status);
        echo "Child $status completed==pid==$pid\n";
    }
?>

上例将输出,同时也验证了pcntl_waitpid返回的pid是正确的

In child 1===process_id===13106In child 5===process_id===13110In child 4===process_id===13109In child 3===process_id===13108In child 2===process_id===13107Child 4 completed==pid==13109Child 5 completed==pid==13110Child 1 completed==pid==13106Child 3 completed==pid==13108Child 2 completed==pid==13107

注意,通过使用exit($ i);每个子节点返回它在屏幕上打印出来的数字作为其退出代码。 主while循环再次调用pcntl_waitpid(),直到它返回-1(没有子节点),并且对于每个终止的子节点,它使用pcntl_wexitstatus()提取出口代码并打印出来。 注意,pcntl_waitpid()的第一个参数是0,这意味着它将等待所有的孩子。

运行该脚本应该停止命令提示符,直到所有五个孩子终止,这是理想的。


以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持 码农网

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