PHP pcntl

PHP-pcntl 2020-02

pcntl是一个可以利用操作系统的fork系统调用在PHP中实现多线程的进程控制扩展，当使用fork系统调用后执行的代码将会是并行的。pcntl仅适用于Linux平台的CLI模式下使用。

PHP官方没有提供多线程的扩展，在pecl中有一个pthread扩展提供了多线程的特性，此版本仅在线程安全版本中可用。

创建子进程pcntl_fork

int pcntl_fork(void)

当pcntl_fork函数执行时会在当前进程下创建一个子进程，子进程与父进程在PID和PPID上会不同。

子进程会复制父进程中所有的数据、代码、状态等信息。当使用pcntl_for成功创建子进程后，子进程会复制父进程的代码和数据。此时父进程和子进程拥有相同的代码和数据。子进程也会复制父进程的状态。

当使用pcntl_fork创建子进程，如果成功则会在父进程中将会返回0，在子进程中会返回自身的进程编号PID。如果创建失败则返回-1。

使用pcntl_fork创建的进程只是一个分支节点，相当于一个标记，父进程完成后子进程会从标记处继续执行，也就是说在pcntl_fork之后的代码分别会被父进程和子进程执行两遍，而两个进程在执行过程中得到的返回值却是不同的，因此才可以分离父子进程执行不同的代码。

在Linux环境下可使用ps命令查看进程

<?php
$pid = pcntl_fork();
if($pid > 0){
    //父进程
    exit(0);
}elseif($pid == 0){
    //子进程
    exit(0);
}

多进程和多线程的作用相同，区别主要在于

• 多个线程是在同一个进程内的，线程之间可以共享内存变量而实现线程间的通信。
• 线程比进程更加轻量级，进程要比线程更加消耗系统资源。

多线程存在的问题主要有

• 线程读写变量存在着同步问题需要加锁
• 锁粒度过大会存在性能问题，会导致只有一个线程在运行，其它线程都在等待锁，也就无法实现并行。
• 同时使用多个锁时逻辑复杂，一旦某个锁没有被正确释放可能会发生线程死锁。
• 某个线程发生致命错误会导致整个进程崩溃

相对而言多进程更为稳定，可利用进程间通信IPC技术实现数据共享。多进程通信的方式主要包括

• 共享内存
  共享内存和线程间读写变量时一样的，都需要加锁，同时也存在同步、死锁等问题。
• 消息队列
  消息队列采用多个子进程抢占队列的模式，性能较好。
• 管道、UnixSock、TCP、UDP
  可以使用read/write来传递数据，TCP/UDP使用socket来通信，子进程可以分布运行。

利用fork系统调用可以实现并发的TCP服务器，主进程accept客户端连接。当有新的连接到来时直接fork一个子进程，子进程中循环recv/send处理数据。这种模式在请求量不多的情况下很实用，例如FTP服务器。

在过去多数Linux程序都时采用这种模式，简单高效，代码量少。当有几百个并发的情况下表现不错，但在大并发的情况下消耗就会过大。

例如：每个子进程都能创建一个与之对应的文件，父进程也创建一个属于自己的文件。

<?php
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if($socket < 0){
    $errmsg = socket_strerror($socket);
    echo "failed to create socket: {$errmsg}".PHP_EOL;
    exit;
}
$host = "0.0.0.0";
$port = 9601;
$ret = socket_bind($socket, $host, $port);
if($ret < 0){
    echo "failed to bind socket: {$ret}".PHP_EOL;
    exit;
}
$ret = socket_listen($socket, 0);
if($ret < 0){
    $errmsg = socket_strerror($ret);
    echo "failed to listen: {$errmsg}".PHP_EOL;
    exit;
}
while(pcntl_fork() == 0){
    $connection = @socket_accept($socket);
    if(pcntl_fork() == 0){
        $recv =  socket_read($connection ,8192);
        $data = "serverr: {$recv}";
        socket_write($connection ,$data);
        socket_close($connection);
        exit(0);
    }else{
        socket_close($connection);
    }
}

参考资料:
PHP pcntl
pcntl_fork