了解php的扩展在liunx下实现多进程

虽然PHP本身不支持多进程，但基于LINUX的PHP扩展PCNTL却可以提供多进程编程。网络上很多同类文章，但笔者进行多次尝试后发现，不是难以控制进程数量，就是有潜在产生僵尸进程或孤儿进程的危险，或者父进程阻塞难以获得更大的并发效果，且大多没有介绍FORK的原理，使得PHP程序员学习PCNTL并发编程尤为困难。本文力求解决这个问题。

FORK编程的大概原理是，每次调用fork函数，操作系统就会产生一个子进程，儿子进程所有的堆栈信息都是原封不动复制父进程的，而在fork之后，父进程与子进程实际上是相互独立的，父子进程不会相互影响。也就是说，fork调用位置之前的所有变量，父进程和子进程是一样的，但fork之后则取决于各自的动作，且数据也是独立的；因为数据已经完整的复制给了子进程。而唯一能够区分父子进程的方法就是判断fork的返回值。如果为0，表示是子进程，如果为正数，表示为父进程，且该正数为子进程的PID（进程号），而如果是-1，表示子进程创建失败。

需要大量的并发进程为同时为我们处理事情。这时，我们就需要fork多次，而产生的子进程数量需要在我们的控制之中，否则无限制的fork只会拖垮服务器。笔者曾经有过经历，几秒钟服务器负载从0.3左右飙到800多，吓的一身冷汗。

而子进程的使用通常会涉及到两种：子进程执行完任务直接退出；子进程常驻内存，等待任务。以上两种方式适用于不同情况。第一种情况大多我们不需要考虑太多，除非子进程的创建是循环进行的。而第二种则需要考虑进程间通信。

无论哪一种，无可避免的一个问题就是僵尸进程。僵尸进程就是子进程退出后，父进程没有及时回收，系统仍然保留子进程的执行信息（例如PID，退出状态等），留待其他程序读取。如果僵尸进程数量很少，我们可以忽略掉。但如果是在一个循环中fork（并发编程中常见的死循环），这个问题就不能无视了，父进程必须定期回收已经退出的子进程。子进程的回收我们采用pcnt_wait函数来完成。

父进程必须等待一个子进程退出后，再创建另外一个。额，这还是串行执行的不是吗？是的，解决办法就是将pcntl_wait函数替换成pcntl_waitpid()并添加WNOHANG参数。该函数可以在没有子进程退出的情况下立刻跳出执行后续代码。

$max = 800000;

$workers = 20;

 

$pids = array();

for($i = 0; $i < $workers; $i++){

    $pids[$i] = pcntl_fork();

    switch ($pids[$i]) {

        case -1:

            echo "fork error : {$i} \r\n";

            exit;

        case 0:

            $param = array(

                'lastid' => $max / $workers * $i,

                'maxid' => $max / $workers * ($i+1),

            );

            $this->executeWorker($input, $output, $param);

            exit;

        default:

            break;

    }

}

 

foreach ($pids as $i => $pid) {

    if($pid) {

        pcntl_waitpid($pid, $status);

    }

}

循环创建子进程是一件非常浪费操作系统资源的事情。既然使用了死循环来处理任务，那么就说明任务是一个可以队列化的数据结构。我们可以采用进程间的通信，解决子进程退出重建的问题。而通信的机制主要有信号量、管道、共享内存等。然后我们需要一个生产者和消费者的模型。而基于fork的这种代码编写方式，非常不利于我们编写复杂的业务逻辑。所以建议将进程控制与业务处理的代码进程抽象隔离。进程间通信本文暂不涉及，如果读者有需要可以阅读关于管道、共享内存和信号量的文章。

根据上面所说，循环创建子进程会造成系统资源的浪费，而循环创建往往意味着任务可以队列化。我们可以创建子进程后，让子进程常驻内存，持续执行等待任务到达。而这类模型往往可以用生产-消费模型来实现。生产者负责将任务写入队列，而子进程从队列中取出任务并执行。队列的实现最好采用本身支持互斥的方式，这样可以降低代码的复杂度，管道是个不错的选择。

基于fork方式实现的多进程，由于我们只能使用Pid来做代码隔离，所以进程控制中会充斥的各种if、else或者switch。这对实生产者和消费者模型造成一定难度。以下是一个生产者消费者的模型：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

<?php /**   * @author:Jenner   * @date 2014-01-14   */ class JetMultiProcess {        //最大队列长度      private $size ;        private $curSize ;        //生产者      private $producer ;        //消费者      private $worker ;        private $queueName ;        private $httpsqs ;        /**       * 构造函数       * @param string $worker 需要创建的消费者类名       * @param int $size 最大子进程数量       * @param $producer 需要创建的消费者类名       */      public function __construct( $producer ,  $worker ,  $size =10){          $this ->producer =  new $producer ;          $this ->worker =  $worker ;          $this ->size =  $size ;          $this ->curSize = 0;      }        public function start(){            $producerPid = pcntl_fork();          if ( $producerPid == -1) {              die ( "could not fork" );          }  else if ( $producerPid ) { // parent                while (true){                  $pid = pcntl_fork();                  if ( $pid == -1) {                      die ( "could not fork" );                  }  else if ( $pid ) { // parent                        $this ->curSize++;                      if ( $this ->curSize>= $this ->size){                          $sunPid = pcntl_wait( $status );                      }                    }  else { // worker                        $worker =  new $this ->worker;                      $worker ->run();                      exit ();                  }              }            }  else { // producer              $this ->producer->run();              exit ();          }      } }

以上代码，通过size控制多进程数量，通过构造函数传入生产者和消费者的类型。父进程第一次fork产生一个子进程生产者，然后再进行size次fork创建多个消费者。类似方法可以创建多个生产者和多个消费者协同工作。生产者和消费者都必须实现run方法，并在run方法中创建死循环。循环写入和读取队列进行协同工作。该类没有提供进程间通信的功能。通信需要在生产者和消费者类中实现。这样能够使得进程控制的代码看起来更加简洁

参数 option 可以为 0 或下面的 OR 组合：

1.WNOHANG 如果没有任何已经结束的子进程则马上返回，不予以

等待。

2.WUNTRACED 如果子进程进入暂停执行情况则马上返回，但结束

状态不予以理会。

子进程的结束状态返回后存于 status，底下有几个宏可判别结束情

况：

3.WIFEXITED（status）如果子进程正常结束则为非 0 值。

4.WEXITSTATUS（status）取得子进程 exit（）返回的结束代码，一

般会先用 WIFEXITED 来判断是否正常结束才能使用此宏。

5.WIFSIGNALED（status）如果子进程是因为信号而结束则此宏值为

真

6.WTERMSIG（status） 取得子进程因信号而中止的信号代码，一般

会先用 WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏。

7.WIFSTOPPED（status） 如果子进程处于暂停执行情况则此宏值为

真。一般只有使用 WUNTRACED 时才会有此情况。

8.WSTOPSIG（status） 取得引发子进程暂停的信号代码，一般会先

用 WIFSTOPPED 来判断后才使用此宏。

1. #include <iostream>
2.  
   #include <sys/types.h>
3.  
   #include <sys/wait.h>
4.  
   #include <stdlib.h>
5.  
   #include <unistd.h>
6.  
    
7.  
    
8.  
   using namespace std;
9.  
    
10.  
    #define FORK_NUM 5
11.  
     
12.  
    int
13.  
    main(int argc, char* argv[])
14.  
    {
15.  
            pid_t pid, rmpid;
16.  
            int i;
17.  
     
18.  
            for(i=0; i<FORK_NUM; i++){
19.  
                    pid = fork();
20.  
                    if(pid == 0){
21.  
                            break;
22.  
                    }else if(pid > 0){
23.  
                            printf("creat %dth son \n", i+1);
24.  
                            if(i == 2){
25.  
                                    rmpid = pid;
26.  
                            }
27.  
                    }else{
28.  
                            printf("creat %dth son error\n", i+1);
29.  
                    }
30.  
            }
31.  
     
32.  
            sleep(i+1);
33.  
     
34.  
            if(i==FORK_NUM){
35.  
                    int status;
36.  
                    printf("I am parent\n");
37.  
            #if 0   // wait one son progress
38.  
                    if(waitpid(rmpid, &status, 0) == -1){// only wait 3th son progress
39.  
                            perror("waipid error");
40.  
                            exit(1);
41.  
                    }
42.  
                    if(WIFEXITED(status)!=0 && WIFSIGNALED(status)==0){ 
43.  
                            printf("son progress normal exit\n");
44.  
                            printf("son progress exit status : %d \n", WEXITSTATUS(status));
45.  
                    }else{// 0   
46.  
      printf("son expretion exit,signal ID:%d \n",  WTERMSIG(status));
47.  
                    }
48.  
                    printf("the %dth is waitpided by me\n", i+1);
49.  
                    while(1)sleep(1); 
50.  
            #else  // wait all of son progress
51.  
                    do{
52.  
                            rmpid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
53.  
                            if(rmpid == 0){
54.  
                                    sleep(1);
55.  
                                    continue;
56.  
                            }
57.  
                            else if(rmpid == -1)break;
58.  
                            else{
59.  
                                    i--;
60.  
                                    printf("has %d son progress wll to be wait\n", i);
61.  
                            }
62.  
     
63.  
                    }while(i > 0);
64.  
     
65.  
                    while(1) sleep(1);
66.  
     
67.  
            #endif
68.  
            }else{
69.  
                    printf("I am child %d \n", i+1);
70.  
            }
71.  
     
72.  
     
73.  
            return 0;
74.  
    }