使用PHP玩进程之二——多进程PHPServer

首发于范浩博科学院。在使用PHP玩了第一篇流程——基础复习之后，我们已经掌握了流程的基础知识，现在我们可以尝试使用PHP来做一些简单的流程控制和管理，加深对流程的理解。接下来，我将实现一个简单的多进程模型的PHPServer，基于它你可以做任何事情。完整的PHPServer源代码可以在fan-haobai/php-server获取。总体流程PHPServer的Master进程和Worker进程的主要控制流程如下图所示：其中，主要涉及三个对象，分别是入口脚本、Master进程和Worker进程。它们所扮演的角色如下：入口脚本：主要实现PHPServer的启动、停止、重载功能，即触发Master进程的启动、停止、重载过程；Master进程：负责创建和监控Worker进程。在启动阶段，会注册signalhandler，然后创建Worker；在运行阶段，会持续监控Worker进程的健康状态，接收并响应入口脚本的控制信号；在停止阶段，停止所有Worker进程；进程：负责执行业务逻辑。被Master进程创建后，处于持续运行阶段，会监听Master进程的信号，实现自停；整个过程包括4个进程：进程①：以daemon状态启动PHPServer时的主进程。入口脚本会daemonize，即实现进程的daemon状态。这时候会fork出一个Master进程；Master进程会先保存PID，注册信号处理器，然后创建一个Workerfork多个Worker进程；进程②：是对Master进程的持续监控进程，进程中会捕获入口脚本发送的信号。主要监控Worker进程的健康状态。当Worker进程异常退出时，会尝试创建一个新的Worker进程来维持Worker进程的数量；进程③：对于Worker进程来说是一个持续运行的进程，进程中会捕获Master进程发送的信号。进程①中的Worker进程创建后，会继续执行业务逻辑，阻塞在这里；进程④：停止PHPServer主进程。入口脚本会先向Master进程发送一个SIGINT信号。Master进程捕获到信号后，将SIGINT信号转发给所有Worker进程（通知所有Worker进程终止），等待所有Worker进程终止退出；在流程②中，Worker进程被Master进程fork出来后，会继续运行并阻塞在这里，只有Master进程才会继续后续流程。代码实现启动流程见流程①，主要包括四个部分：守护进程、保存PID、注册信号处理器、创建多进程Worker。守护进程首先在入口脚本中fork出一个子进程，然后该进程退出，并将新的子进程设置为sessionleader。这时候子进程就会脱离当前终端的控制。如下图所示：这里使用了2个fork，所以最后一个fork的子进程就是Master进程。其实一个fork也是可以的。代码如下：protectedstaticfunctiondaemonize(){umask(0);$pid=pcntl_fork();if(-1===$pid){exit("processforkfail\n");}elseif($pid>0){退出(0);}//将当前进程提升为会话领导者if(-1===posix_setsid()){exit("processsetsidfail\n");}//再次fork以避免SVR4系统终端再次获得进程控制$pid=pcntl_fork();if(-1===$pid){exit("processforkfail\n");}elseif(0!==$pid){退出(0);}}通常在启动时加上-d参数，表示进程将以daemon模式运行。成功成为daemon进程后，Master进程已经脱离了终端控制，所以需要关闭标准输出和标准错误输出。如下：protectedstaticfunctionresetStdFd(){global$STDERR,$STDOUT;//重定向标准输出和错误输出@fclose(STDOUT);fclose(STDERR);$STDOUT=fopen(static::$stdoutFile,'a');$STDERR=fopen(static::$stdoutFile,'a');}保存PID为了实现PHPServer的过载或者停止，我们需要在PID文件中保存Master进程的PID，比如php-server.pid文件。代码如下：protectedstaticfunctionsaveMasterPid(){//保存pid用于重新加载和停止static::$_masterPid=posix_getpid();if(false===file_put_contents(static::$pidFile,static::$_masterPid)){exit("无法将pid保存到".static::$pidFile."\n");}echo"PHPServerstart\t\033[32m[OK]\033[0m\n";}注册信号处理因为守护进程一旦脱离了终端控制，就如脱缰的野马，有可能任由它狂奔，它就为所欲为，所以我们要驯服它。这里使用信号来实现进程间通信，控制进程的行为。注册信号处理程序如下：protectedstaticfunctioninstallSignal(){pcntl_signal(SIGINT,array('\PHPServer\Worker','signalHandler'),false);pcntl_signal(SIGTERM,array('\PHPServer\Worker','signalHandler'),false);pcntl_signal(SIGUSR1,array('\PHPServer\Worker','signalHandler'),false);pcntl_signal(SIGQUIT,array('\PHPServer\Worker','signalHandler'),false);//忽略信号pcntl_signal(SIGUSR2,SIG_IGN,false);pcntl_signal(SIGHUP,SIG_IGN,false);}受保护的静态函数signalHandler($signal){switch($signal){caseSIGINT:caseSIGTERM:static::stop();休息;案例SIGQUIT：案例SIGUSR1：static::reload()；休息;默认值：中断；其中，SIGINT和SIGTERM信号会触发stop操作，即终止所有进程；SIGQUIT和SIGUSR1信号会触发reload操作，即重新加载所有Worker进程；这里忽略了SIGUSR2和SIGHUP信号，但是没有忽略SIGKILL信号，即可以强行杀死所有进程。创建多进程的WorkerMaster进程通过fork系统调用，可以创建多个Worker进程。实现代码如下：protectedstaticfunctionforkOneWorker(){$pid=pcntl_fork();//父进程if($pid>0){static::$_workers[]=$pid;}elseif($pid===0){//子进程static::setProcessTitle('PHPServer:worker');//子进程会阻塞在这里static::run();//子进程退出exit(0);}else{thrownew\Exception("forkoneworkerfail");}}受保护的静态函数forkWorkers(){while(count(static::$_workers)=0){//worker健康检查static::checkWorkerAlive();}//othersyouwanttomonitor}}第二次pcntl_signal_dispatch()捕获信号，因为waithang时间可能会很长，这段时间可能有信号，所以需要重新捕获。其中，PHPServer的停止和重新加载操作由信号触发，具体操作在信号处理器中完成；每次调度过程都会触发Worker进程的健康检查。Worker进程的健康检查Worker进程由于执行繁重的业务逻辑，可能会异常崩溃。因此，Master进程需要监控Worker进程的健康状态，并尽量维护一定数量的Worker进程。健康检查流程，如下图：代码实现，如下：protectedstaticfunctioncheckWorkerAlive(){$allWorkerPid=static::getAllWorkerPid();foreach($allWorkerPidas$index=>$pid){if(!static::isAlive($pid)){unset(static::$_workers[$index]);}}static::forkWorkers();}停止对Master进程的持续监控，见流程④。详细过程如下图所示：入口脚本向Master进程发送SIGINT信号，Master进程捕获该信号并执行信号处理程序，调用stop()方法。如下：protectedstaticfunctionstop(){//主进程向所有子进程发送退出信号if(static::$_masterPid===posix_getpid()){static::stopAllWorkers();如果(is_file(static::$pidFile)){@unlink(static::$pidFile);}退出（0）；}else{//子进程退出//可以在退出之前做一些事情exit(0);}}如果Master进程执行该方法，会先调用stopAllWorkers()方法，向所有Worker进程发送SIGINT信号等待所有Worker进程终止退出，然后清除PID文件退出。特殊情况下，当Worker进程超时退出时，Master进程会再次发送SIGKILL信号强行杀死所有Worker进程；由于Master进程会向Worker进程发送SIGINT信号，Worker进程也会执行该方法，直接退出。受保护的静态函数stopAllWorkers(){$allWorkerPid=static::getAllWorkerPid();foreach($allWorkerPidas$workerPid){posix_kill($workerPid,SIGINT);}//子进程异常退出，强制killusleep(1000);if(static::isAlive($allWorkerPid)){foreach($allWorkerPidas$workerPid){static::forceKill($workerPid);}}//清除worker实例static::$_workers=array();}重载代码发布后，经常需要重新加载。其实reload进程只需要重启所有的Worker进程即可。流程如下图所示：整个流程有两个进程，流程①终止所有Worker进程，流程②是Worker进程的健康检查。在流程①中，入口脚本向Master进程发送SIGUSR1信号，Master进程捕获该信号，执行信号处理程序并调用reload()方法，reload()方法调用stopAllWorkers()方法。如下：protectedstaticfunctionreload(){//停止所有worker，master会自动fork出新的workerstatic::stopAllWorkers();}reload()方法只会在Master进程中执行，因为SIGQUIT和SIGUSR1signals不会发送给Worker进程。你可能会疑惑，为什么我们需要重启所有的Worker进程，而这里我们只是停止所有的Worker进程呢？这是因为在worker进程终止退出后，由于master进程对worker进程的健康检查功能，所有的worker进程都会自动重新创建。运行效果至此，我们就完成了一个多进程的PHPServer。让我们体验一下：$phpserver.phpUsage:Commands[mode]Commands:startStartworker.stopStopworker.reloadReloadcodes.Options:-d以DAEMON模式启动。使用“--help”获取更多信息命令。首先，我们启动它：$phpserver.phpstart-dPHPServerstart[OK]其次，查看进程树，如下：$pstree-pinit(1)-+-init(3)---bash(4)|-php(1286)-+-php(1287)`-php(1288)最后，我们停止它：$phpserver.phpstopPHPServerstopping...PHPServerstopsuccess现在是不是觉得流程控制其实很简单，并没有我们想象的那么复杂。(￣┰￣*)总结我们实现了一个简单的多进程PHPServer，模拟进程管控。需要注意的是Master进程偶尔会异常崩溃。为了避免这种情况：一是不要把繁重的任务分配给Master进程，Master进程更适合调度和管理任务；其次，我们可以使用Supervisor等工具来管理我们的程序。当Master进程异常崩溃时，我们可以尝试再次拉起，避免Master进程异常退出的情况发生。相关文章?PHP的趣味流程之一——基础（2018-08-28）