swoole 协程介绍

什么是协程：

协程可以简单理解为线程，只不过这个线程是用户态的，不需要操作系统参与，创建销毁和切换的成本非常低，和线程不同的是协程没法利用多核 cpu 的，想利用多核 cpu 需要依赖 Swoole 的多进程模型。

什么是 channel：

channel 可以理解为消息队列，只不过是协程间的消息队列。多个协程通过 push 和 pop 操作生产消息和消费消息，用来协程之间的通讯。需要注意的是 channel 是无法跨进程的，只能一个 Swoole 进程里的协程间通讯，最典型的应用是连接池或并发调用。

协程的执行顺序：

go(function () {
    echo "hello go1 \n";
});

echo "hello main \n";

go(function () {
    echo "hello go2 \n";
});

go() 是 \Co::create() 的缩写，用来创建一个协程，接受callback作为参数，callback中的代码。会在这个新建的协程中执行。

备注：\Swoole\Coroutine 可以简写为 \Co

上面的代码执行结果：

# php co.php
hello go1
hello main
hello go2

实际执行过程：

运行此段代码，系统启动一个新进程
遇到 go() ，当前进程中生成一个协程，协程中输出 hello go1，协程退出
进程继续向下执行代码，输出 hello main
再生成一个协程，协程中输出 hello go2，协程退出

下面稍微改一下执行顺序

use Co;

go(function () {
    Co::sleep(1); // 只新增了一行代码
    echo "hello go1 \n";
});

echo "hello main \n";

go(function () {
    echo "hello go2 \n";
});

\Co::sleep() 函数功能和 sleep() 差不多，但是它模拟的是IO等待，执行的顺序如下：

# php co.php
hello main
hello go2
hello go1

上面的实际执行过程如下：

运行此段代码，系统启动一个进程
遇到 go()，当前进程中生成一个协程
协程中遇到IO阻塞（这里是 Co::sleep() 模拟出来的IO等待），协程让出控制，进入协程调度队列
进程继续向下执行，输出 hello main
执行下一个协程，输出 hello go2
之前的协程准备就绪，继续执行，输出 hello go1

协程快在哪？减少IO阻塞导致的性能损失

一般的计算机任务分为两种：

CPU密集型，比如加减乘除等科学计算
IO密集型，比如网络请求，文件读写等

高性能相关的两个概念：

并行：同一个时刻，同一个CPU只能执行同一个任务，要同时执行多个任务，就需要有多个CPU才行
并发：由于CPU切换任务非常快，所以让人感觉像是有多个任务同时执行

协程适合的场景是IO密集型应用，因为协程在IO阻塞时会自动调度，减少IO阻塞导致的时间损失。

普通版：执行4个任务

$n = 4;
for ($i = 0; $i < $n; $i++) {
    sleep(1);
    echo microtime(true) . ": hello $i \n";
};
echo "hello main \n";

执行结果：

# php co.php
1528965075.4608: hello 0
1528965076.461: hello 1
1528965077.4613: hello 2
1528965078.4616: hello 3
hello main
real    0m 4.02s
user    0m 0.01s
sys     0m 0.00s

单个协程版：

$n = 4;
go(function () use ($n) {
    for ($i = 0; $i < $n; $i++) {
        Co::sleep(1);
        echo microtime(true) . ": hello $i \n";
    };
});
echo "hello main \n";

执行结果：

# php co.php
hello main
1528965150.4834: hello 0
1528965151.4846: hello 1
1528965152.4859: hello 2
1528965153.4872: hello 3
real    0m 4.03s
user    0m 0.00s
sys     0m 0.02s

多协程版本：

$n = 4;
for ($i = 0; $i < $n; $i++) {
    go(function () use ($i) {
        Co::sleep(1);
        echo microtime(true) . ": hello $i \n";
    });
};
echo "hello main \n";

执行结果：

# php co.php
hello main
1528965245.5491: hello 0
1528965245.5498: hello 3
1528965245.5502: hello 2
1528965245.5506: hello 1
real    0m 1.02s
user    0m 0.01s
sys     0m 0.00s

这三种版本为什么时间上有很大的差异？

普通版本：会遇到IO阻塞，导致的性能损失
单协程版本：尽管IO阻塞引发了协程调度，但当前只有一个协程，调度之后还是执行当前协程
多协程版本：真正发挥出协程的优势，遇到IO阻塞时发生调度，IO就绪时恢复运行

下面将多协程版本修改为CPU密集型

$n = 4;
for ($i = 0; $i < $n; $i++) {
    go(function () use ($i) {
        // Co::sleep(1);
        sleep(1);
        echo microtime(true) . ": hello $i \n";
    });
};
echo "hello main \n";

执行的结果：

# php co.php
1528965743.4327: hello 0
1528965744.4331: hello 1
1528965745.4337: hello 2
1528965746.4342: hello 3
hello main
real    0m 4.02s
user    0m 0.01s
sys     0m 0.00s

只是将 Co::sleep() 改成了sleep() ，时间又和普通版本差不多，原因是：

sleep() 可以看做是CPU密集型任务，不会引起协程的调度
Co::sleep() 模拟的是IO密集型任务，会引发协程的调度

这就是为什么协程适合IO密集型应用。

下面使用一组对比，使用redis：

// 同步版, redis使用时会有 IO 阻塞
$cnt = 2000;
for ($i = 0; $i < $cnt; $i++) {
    $redis = new \Redis();
    $redis->connect('redis');
    $redis->auth('123');
    $key = $redis->get('key');
}

// 单协程版: 只有一个协程, 并没有使用到协程调度减少 IO 阻塞
go(function () use ($cnt) {
    for ($i = 0; $i < $cnt; $i++) {
        $redis = new Co\Redis();
        $redis->connect('redis', 6379);
        $redis->auth('123');
        $redis->get('key');
    }
});

// 多协程版, 真正使用到协程调度带来的 IO 阻塞时的调度
for ($i = 0; $i < $cnt; $i++) {
    go(function () {
        $redis = new Co\Redis();
        $redis->connect('redis', 6379);
        $redis->auth('123');
        $redis->get('key');
    });
}

性能对比：

# 多协程版
# php co.php
real    0m 0.54s
user    0m 0.04s
sys     0m 0.23s

# 同步版
# php co.php
real    0m 1.48s
user    0m 0.17s
sys     0m 0.57s

swoole协程和go协程对比：单进程 VS 多线程

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    go func() {
        fmt.Println("hello go")
    }()

    fmt.Println("hello main")

    time.Sleep(time.Second)
}

执行结果：

$ go run test.go
hello main
hello go

go代码的执行过程如下：

运行 go 代码，系统启动一个新进程
查找 package main ，然后执行其中的 func main()
遇到协程，交给协程调度器执行
继续向下执行，输出 hello main
如果不添加 time.Sleep(time.Second)，main函数执行完，程序结束，进程退出，导致调度中的协程也终止

swoole和go实现协程调度的模型不同，go中使用的是MPG模型：

M 指的是 Machine, 一个M直接关联了一个内核线程
P 指的是 processor, 代表了M所需的上下文环境, 也是处理用户级代码逻辑的处理器
G 指的是 Goroutine, 其实本质上也是一种轻量级的线程

而swoole中的协程调度使用单进程模型，所有协程都是在当前进程中进行调度，单进程的好处是：简单 / 不用加锁 / 性能高。

posted @ 2019-03-03 21:12 让我们荡起双桨! 阅读(3042) 评论(0) 编辑收藏举报

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