Swoole从入门到入土(5)——TCP服务器[异步任务]

无论对于B/S还是C/S，程序再怎么变，唯一不变的是用户不想等太久的躁动心情。所以服务端对于客户的请求，能有多快就多快。如果服务端需要执行很耗时的操作，就需要异步任务处理机制，保证当前的响应速度不受影响。

现在以下面的一个例子为引子：

<?php
$server = new Swoole\Server('0.0.0.0', 9501);
$server->set([
    'max_wait_time'=>60,
    'reload_async'=>true,
    'worker_num'=>1,
    'task_worker_num'=>1,
    'task_max_request'=>100
]);

//监听连接进入事件
$server->on('Connect', function ($server, $fd) {
    
});


//监听数据接收事件
$server->on('Receive', function ($server, $fd, $from_id, $data) {
    $server->task("receive to task:$data");    //将任务丢入异步任务列队
});

$server->on("task",function ($serv, $fd, $from_id, $data){
    //在这里处理任务
    $serv->finish("$data ok");    //处理完成后，将结果传给finish
});

$server->on("finish",function ($serv, $task_id, $data){
    //处理任务完成后的事情
    echo "finish $data\n";
});

//监听连接关闭事件
$server->on('Close', function ($server, $fd) {

});

//启动服务器
$server->start();

 

上面这个例子，在之前的代码上增加了两个属性（task_worker_num和task_max_request）和两个事件（onTask和onFinish）。代码中同时设置了这四项，便可以启动swoole的异步任务处理。是不是很简单？

那么现在分别了解关于异步任务的新属性和事件：

 

新配置：

1) task_worker_num：配置 Task 进程的数量。【默认值：未配置则不启动 task】

配置此参数后将会启用 task 功能。所以 Server 必须要注册 onTask、onFinish 2 个事件回调函数。如果没有注册，服务器程序将无法启动。

注意：

Task 进程是同步阻塞的；

最大值不得超过 swoole_cpu_num() * 1000；

如果单个 task 的处理需要 100ms，那一个进程 1 秒就可以处理 1/0.1=10 个 task；则task 投递的速度，如每秒产生 2000 个 task，2000/10=200，就需要设置 task_worker_num => 200，启用 200 个 Task 进程；

Task 进程内不能使用 Swoole\Server->task 方法。

 

2) task_max_request：设置 task 进程的最大任务数。【默认值：0】

设置 task 进程的最大任务数。一个 task 进程在处理完超过此数值的任务后将自动退出。这个参数是为了防止 PHP 进程内存溢出。如果不希望进程自动退出可以设置为 0。

 

3) task_tmpdir：设置 task 的数据临时目录。【默认值：Linux /tmp 目录】

在 Server 中，如果投递的数据超过 8180 字节，将启用临时文件来保存数据。这里的 task_tmpdir 就是用来设置临时文件保存的位置。

注意：

底层默认会使用 /tmp 目录存储 task 数据，如果你的 Linux 内核版本过低，/tmp 目录不是内存文件系统，可以设置为 /dev/shm/；

task_tmpdir 目录不存在，底层会尝试自动创建

 

4)task_use_object：使用面向对象风格的 Task 回调格式。【默认值：false】

设置为 true 时，onTask 回调将变成对象模式。

//面向对象风格代码示例$server = new Swoole\Server('127.0.0.1', 9501);
$server->set([
    'worker_num'      => 1,
    'task_worker_num' => 3,
    'task_use_object' => true,
]);
$server->on('receive', function (Swoole\Server $server, $fd, $tid, $data) {
    $server->task(['fd' => $fd,]);
});
$server->on('Task', function (Swoole\Server $server, Swoole\Server\Task $task) {
    //此处$task是Swoole\Server\Task对象
    $server->send($task->data['fd'], json_encode($server->stats()));
});
$server->start();

 

5) task_ipc_mode（进阶）：设置 Task 进程与 Worker 进程之间通信的方式。【默认值：1】

这是一个进阶属性，正常情况下是不用设置，使用默认值即可。要了解这个属性，请先看文末的高级话题 ：什么是IPC？ 

 知道了什么是IPC后，这个属性可取以下三个值：

其中：

模式1：支持定向投递，可在 task 和 taskwait 方法中使用 dst_worker_id，指定目标 Task进程。dst_worker_id 设置为 -1 时，底层会判断每个 Task 进程的状态，向当前状态为空闲的进程投递任务。

模式2、3：消息队列模式使用操作系统提供的内存队列存储数据，未指定 mssage_queue_key 消息队列 Key，将使用私有队列，在 Server 程序终止后会删除消息队列。指定消息队列 Key 后 Server 程序终止后，消息队列中的数据不会删除，因此进程重启后仍然能取到数据。这两者的不同之处在于，模式2 支持定向投递，$serv->task($data, $task_worker_id) 可以指定投递到哪个 task 进程。模式3 是完全争抢模式， task 进程会争抢队列，将无法使用定向投递，task/taskwait 将无法指定目标进程 ID，即使指定了 $task_worker_id，在模式3 下也是无效的。另外：模式3 会影响 sendMessage 方法，使 sendMessage 发送的消息会随机被某一个 task 进程获取。

 

 

新函数

函数task：投递一个异步任务到 task_worker 池中。此函数是非阻塞的，执行完毕会立即返回。Worker 进程可以继续处理新的请求。

Swoole\Server->task(mixed $data, int $dstWorkerId = -1): int

$data：要投递的任务数据，必须是可序列化的 PHP 变量。

$dstWorkerId：可以指定要给投递给哪个 Task 进程，传入 ID 即可，范围参考 $worker_id；默认值：-1。

 

函数finish： 用于在 Task 进程中通知 Worker 进程，投递的任务已完成。此函数可以传递结果数据给 Worker 进程（即，触发worker进程的onFinish事件）。

Swoole\Server->finish(mixed $data)

$data：任务处理的结果内容

注意：·

finish 方法可以连续多次调用，Worker 进程会多次触发 onFinish 事件；

在 onTask 回调函数中调用过 finish 方法后，return 数据依然会触发 onFinish 事件；

Server->finish 是可选的。如果 Worker 进程不关心任务执行的结果，不需要调用此函数；

在 onTask 回调函数中 return 字符串，等同于调用 finish；

 

 

新事件

1) 事件onTask：在 task 进程内被调用。worker 进程可以使用 task 函数向 task_worker 进程投递新的任务。当前的 Task 进程在调用 onTask 回调函数时会将进程状态切换为忙碌，这时将不再接收新的 Task，当 onTask 函数返回时会将进程状态切换为空闲然后继续接收新的 Task。

function onTask(Swoole\Server $server, int $task_id, int $src_worker_id, mixed $data);

$server：Swoole\Server 对象

$task_id：执行任务的 task 进程 id【$task_id 和 $src_worker_id 组合起来才是全局唯一的，不同的 worker 进程投递的任务 ID 可能会有相同】

$src_worker_id：投递任务的 worker 进程 id

$data：任务的数据内容

注意：

如果开启了 task_enable_coroutine 则回调函数原型是：

$server->on('Task', function (Swoole\Server $server, Swoole\Server\Task $task) {
    $task->worker_id;              //来自哪个`Worker`进程
    $task->id;                     //任务的编号
    $task->flags;                  //任务的类型，taskwait, task, taskCo, taskWaitMulti 可能使用不同的 flags
    $task->data;                   //任务的数据
    co::sleep(0.2);                //协程 API
    $task->finish([123, 'hello']); //完成任务，结束并返回数据
});

在 onTask 函数中 return 字符串（return 的变量可以是任意非 null 的 PHP 变量），表示将此内容返回给 worker 进程。也可以通过 Swoole\Server->finish() 来触发 onFinish 函数，而无需再 return。此时worker 进程中会触发 onFinish 函数，表示投递的 task 已完成。

onTask 函数执行时遇到致命错误退出，或者被外部进程强制 kill，当前的任务会被丢弃，但不会影响其他正在排队的 Task。

 

2)事件onFinish：在 worker 进程被调用，当 worker 进程投递的任务在 task 进程中完成时被触发。

function onFinish(Swoole\Server $server, int $task_id, mixed $data)

$server：Swoole\Server 对象；

$task_id：执行任务的 task 进程 id；

$data：任务处理的结果内容。

注意：

－ task 进程的 onTask 事件中没有调用 finish 方法或者 return 结果，worker 进程不会触发 onFinish。

－执行 onFinish 逻辑的 worker 进程与下发 task 任务的 worker 进程是同一个进程。

 

 

关于异步任务的注意点：

－使用消息队列通信，如果 Task进程 处理能力低于投递速度，可能会引起 Worker 进程阻塞。

－使用消息队列通信后 task 进程无法支持协程 (开启 task_enable_coroutine)。

 

 

 

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什么是IPC

同一台主机上两个进程间通信 (简称 IPC) 的方式有很多种，在 Swoole 下我们使用了 2 种方式 Unix Socket 和 sysvmsg，下面分别介绍：

第一种：Unix Socket

全名 UNIX Domain Socket, 简称 UDS, 使用套接字的 API (socket，bind，listen，connect，read，write，close 等)，和 TCP/IP 不同的是不需要指定 ip 和 port，而是通过一个文件名来表示 (例如 FPM 和 Nginx 之间的 /tmp/php-fcgi.sock)，UDS 是 Linux 内核实现的全内存通信，无任何 IO 消耗。在 1 进程 write，1 进程 read，每次读写 1024 字节数据的测试中，100 万次通信仅需 1.02 秒，而且功能非常的强大，Swoole 下默认用的就是这种 IPC 方式。

Swoole 下面使用 UDS 通讯有两种类型：SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM，可以简单的理解为 TCP 和 UDP 的区别，当使用 SOCK_STREAM 类型的时候同样需要考虑 TCP 粘包问题。

当使用 SOCK_DGRAM 类型的时候不需要考虑粘包问题，每个 send() 的数据都是有边界的，发送多大的数据接收的时候就收到多大的数据，没有传输过程中的丢包、乱序问题，send 写入和 recv 读取的顺序是完全一致的。send 返回成功后一定是可以 recv 到。
在 IPC 传输的数据比较小时非常适合用 SOCK_DGRAM 这种方式，由于 IP 包每个最大有 64k 的限制，所以用 SOCK_DGRAM 进行 IPC 时候单次发送数据不能大于 64k，同时要注意收包速度太慢操作系统缓冲区满了会丢弃包，因为 UDP 是允许丢包的，可以适当调大缓冲区。

第二种：sysvmsg

即 Linux 提供的消息队列，这种 IPC 方式通过一个文件名来作为 key 进行通讯，这种方式非常的不灵活，实际项目使用的并不多，不做过多介绍。此种 IPC 方式只有两个场景下有用：

1）防止丢数据，如果整个服务都挂掉，再次启动队列中的消息也在，可以继续消费，但同样有脏数据的问题。

2）可以外部投递数据，比如 Swoole 下的 Worker进程通过消息队列给 Task进程投递任务，第三方的进程也可以投递任务到队列里面让 Task 消费，甚至可以在命令行手动添加消息到队列。

 

 

 

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