php多进程编程

前言

php单进程存在的问题：

多核处理器未充分利用，而单处理器通常需要等待其他操作完成之后才能再继续工作。任何现代操作系统都可在幕后执行多任务，这意味着在很短时间内，计算机可以调度多个进程，以执行多个程序。

如果我们将所有的工作都局限在一个进程中，它只能一次做一件事，这意味着我们需要将我们的单进程任务变成一个多进程任务，以便我们可以利用操作系统的多任务处理能力。

多进程与多线程

在继续之前，先解释下多进程和多线程之间的区别。

进程，是具有其自己的存储器空间，自己的进程ID号等的程序的唯一实例。

线程，可以被认为是一个虚拟进程，它没有自己的进程ID，没有自己的内存空间，但仍然能够利用多任务。

启用超线程的CPU,通过动态生成线程，以尽可能避免延迟，从而进一步推进。

虽然有些人可能不同意，但大多数Unix程序员具有一定程度的不信任的线程。 Unix系统总是首选多进程，然后才是多线程，部分原因是在Unix上创建一个进程（通常称为子进程的“生成”或“分叉”）是非常快的。在其他操作系统中，如Windows，fork相当慢，所以线程概念更受欢迎。

考虑到这一点,毫不奇怪,所以目前只有在unix系统中支持php以fork多个进程,这个扩展是pcntl_fork函数

php如何进行多进程编程

在php中使用pcntl_fork扩展函数进行frok多个进程。

pcntl_fork返回值说明

当pcntl_fork函数被调用时,它将返回3个值。

如果返回值为-1，则fork失败，并且没有子进程。这可能是由于缺少内存，或者因为已经达到对用户进程数量的系统限制。

如果返回值是大于0的任何数字，当前脚本是调用pcntl_fork（）的父级，返回值是分叉的子进程的进程ID（PID）。最后，如果返回值为0，则当前脚本是被分叉的子节点。

pcntl_fork执行原理

如果你成功的执行pcntl_fork()函数，将有两个PHP副本同时执行相同的脚本。它们都从pcntl_fork()行继续执行，最重要的是，子进程获取父进程中设置的所有变量的副本，甚至是资源。我们忘记的一个关键的事情是，资源的副本不是一个独立的资源，他们将指向同一个事情，这可能是有问题的，更多的详情，稍后将继续讨论。

现在，这里有一个基本使用pcntl_fork（）的例子：

<?php

    $pid = pcntl_fork();

    switch($pid) {

        case -1:

            print "Could not fork!\n";

            exit;

        case 0:

            print "In child!\n";

            break;

        default:

            print "In parent!\n";

    }

?>

上面的脚本只是在父进程和子进程中打印一条消息。但是，它不显示父项的变量数据如何被复制到子项，它输出了2条信息，如下所示，说明已经是有2个进程在执行了(其中一个是主进程，一个是fork出来的子进程)

[root@25f0b49dc696 wwwroot]# php fork.php

In parent!

In child!

接着看下面的例子:

<?php

    $pid1 = pcntl_fork(); //第一次fork

    $pid2 = pcntl_fork(); //第二次fork

    $pid3 = pcntl_fork(); //第三次fork

    $current_process_id = posix_getpid();

    echo "current_process_id===$current_process_id===pid1==$pid1===pid2===$pid2==pid3==$pid3\n";

上面的例子，输出结果如下：

current_process_id===13090===pid1==13091===pid2===13092==pid3==13093

current_process_id===13093===pid1==13091===pid2===13092==pid3==0

current_process_id===13092===pid1==13091===pid2===0==pid3==13094

current_process_id===13094===pid1==13091===pid2===0==pid3==0

current_process_id===13091===pid1==0===pid2===13095==pid3==13096

current_process_id===13096===pid1==0===pid2===13095==pid3==0

current_process_id===13095===pid1==0===pid2===0==pid3==13097

current_process_id===13097===pid1==0===pid2===0==pid3==0

分析上面的结果，

可以看出，主进程ID是13090

第一次fork

主13090 ->13091

第二次fork

主13090 ->13092

子13091 ->13095

第三次fork

主13090 ->13093

子13091 ->13096

子13092 ->13094

子13095 ->13097

至此，一共有8个进程在执行当前脚本

接着看下面的例子:

<?php

    $main_process_id = posix_getpid();

    echo "the main process id==$main_process_id\n";

    for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {

        $pid = pcntl_fork();

        $current_process_id = posix_getpid();

        if (!$pid) {

            echo "child $i current process id==$current_process_id==pid==$pid\n";

            sleep(1);

            //sleep($i)

            print "In child $i\n";

            //这里设置sleep不会阻塞输出,1s后会自动结束进程

            //sleep(1);

            //结束当前子进程,不让子进程继续fork,不会阻止父进程继续fork

            exit;

        }

        else{

            echo "parent current process id==$current_process_id==pid==$pid\n";

            print "In parent $i\n";

            //fork完毕,退出父进程,不让下次参与fork，能保证执行顺序，但下一次的fork要等待子进程执行完成后才能fork

            //exit;

        }

    }

这次五个子进程被fork创建成功，并且，因为每个子进程在父进程最后设置的时候获取$ i变量的副本，脚本打印出"In child 1", "In child 2", "In child 3", "In child 4", and "In child 5".

[root@25f0b49dc696 wwwroot]# php fork2.php

the main process id==13163

parent current process id==13163==pid==13164

In parent 1

parent current process id==13163==pid==13165

In parent 2

parent current process id==13163==pid==13166

In parent 3

parent current process id==13163==pid==13167

In parent 4

parent current process id==13163==pid==13168

In parent 5

child 3 current process id==13166==pid==0

child 2 current process id==13165==pid==0

child 4 current process id==13167==pid==0

child 5 current process id==13168==pid==0

child 1 current process id==13164==pid==0

[root@25f0b49dc696 wwwroot]# In child 3

In child 4

In child 5

In child 2

In child 1

然而，一切都不是那么简单，因为有两个关键的事情要注意，当你运行上述脚本。

首先，注意每个子脚本在打印出它的消息后调用exit。在正常情况下，这将立即退出脚本，但在这里，它退出的是子PHP脚本，而不是父或任何其他子脚本。因此，每个其他子脚本和父脚本可以并且确实在一个孩子终止后继续执行。

其次，当脚本运行时，它的输出可能很混乱。

注意孩子们如何按顺序打印出他们的信息。虽然这可能是很常见的情况，你不能依靠你的孩子被执行在一个特定的顺序。

这是多处理器的基本原则之一：一旦产生了进程，它就是操作系统决定何时执行它以及给出多少时间。

还要注意我如何立即返回到我的shell提示，然后调用五个孩子打印出他们的消息，尽管我显然已经有控制权。

这样做的原因是因为虽然孩子们附着在终端上，但他们基本上是在后台运行的。一旦父终止，命令提示符将重新出现，你可以开始执行其他程序，但是，正如你可以看到，孩子们仍然会活跃，当他们想（因为孩子们不会做）。在没有sleep命令情况下，这将不那么明显，但是重要的是记住子进程本质上有自己的运行环境。

PHP，像任何父母，可以使其监视其孩子，以确保他们做正确的事情。这是通过两个新函数来实现的：

pcntl_waitpid（），它指示PHP等待子进程，

pcntl_wexitstatus（），它获取一个终止子进程返回的值。我们已经看过exit（）函数，以及如何使用它来向系统返回一个值

我们将使用这个值将值发送回父进程，然后检索使用pcntl_wexitstatus（）。

在深入了解代码之前，让我先解释一下这些新函数是如何使用的。

pcntl_waitpid

int pcntl_waitpid ( int $pid , int &$status [, int $options = 0 ] )

默认情况下，pcntl_waitpid()将导致父进程无限期地暂停，等待子进程终止。

如果pid指定的子进程在此函数调用时已经退出（俗称僵尸进程），此函数将立刻返回

至少需要两个参数，$pid-父类应该等待的子进程ID，$status-用来填充子进程状态的变量

$pid的值可以是以下之一：

< -1    等待任意进程组ID等于参数pid给定值的绝对值的进程。例如，如果传递-1802，pcntl_waitpid将等待进程组ID为1802的任何子进程。

-1  等待任意子进程;与pcntl_wait函数行为一致。

0   等待任意与调用进程组ID相同的子进程。这是最常用的值。

> 0 等待进程号等于参数pid值的子进程。也就是说，如果你传入1802，pcntl_waitpid将等待子进程1802终止。

$status

pcntl_waitpid()将会存储状态信息到status 参数上，这个通过status参数返回的状态信息可以用以下函数 pcntl_wifexited(), pcntl_wifstopped(), pcntl_wifsignaled(), pcntl_wexitstatus(), pcntl_wtermsig()以及 pcntl_wstopsig()获取其具体的值。

返回值

pcntl_waitpid()返回退出的子进程进程号，发生错误时返回-1

返回终止子进程的PID，然后用状态变量填充子进程退出的信息。

如果调用pcntl_waitpid并且没有子运行，则立即返回-1并且不填充状态变量。

因此，如果0作为第一个参数传递给函数，pcntl_waitpid（）将等待它的任何子进程终止。当它成立时，它返回子进程的PID，终止并填充第二个参数，并提供有关终止的子进程的信息。因为我们有几个孩子，我们需要继续调用pcntl_waitpid（），直到它返回-1，每次返回一些东西，我们应该打印出来的子进程的返回值。

从我们的子进程返回一个值就像向exit（）传递一个参数一样简单，而不仅仅是终止。这通过pcntl_waitpid（）的返回值返回父节点，返回一个状态代码。此状态代码不直接求值为返回值，因为它包含两个位的信息：子节点如何终止，以及如果子节点终止，则返回它的退出代码。

现在我们只假设子节点自己终止，这意味着退出代码总是设置在pcntl_waitpid（）的返回值里面。要从返回值提取退出代码，使用pcntl_wexitstatus（）函数，它将返回值作为其唯一参数，并返回子进程的退出代码。

这可能听起来很复杂，但是一旦查看下一个代码项目，它应该会变得清楚。这个例子显示了我们讨论的一切：

<?php

    for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {

        $pid = pcntl_fork();

        if (!$pid) {

            sleep(1);

            $current_process_id = posix_getpid();

            print "In child $i===process_id===$current_process_id\n";

            exit($i);

        }

    }

    while (($pid = pcntl_waitpid(0, $status)) != -1) {

        $status = pcntl_wexitstatus($status);

        echo "Child $status completed==pid==$pid\n";

    }

?>

上例将输出,同时也验证了pcntl_waitpid返回的pid是正确的

In child 1===process_id===13106

In child 5===process_id===13110

In child 4===process_id===13109

In child 3===process_id===13108

In child 2===process_id===13107

Child 4 completed==pid==13109

Child 5 completed==pid==13110

Child 1 completed==pid==13106

Child 3 completed==pid==13108

Child 2 completed==pid==13107

注意，通过使用exit（$ i）;每个子节点返回它在屏幕上打印出来的数字作为其退出代码。主while循环再次调用pcntl_waitpid（），直到它返回-1（没有子节点），并且对于每个终止的子节点，它使用pcntl_wexitstatus（）提取出口代码并打印出来。注意，pcntl_waitpid（）的第一个参数是0，这意味着它将等待所有的孩子。

运行该脚本应该停止命令提示符，直到所有五个孩子终止，这是理想的。