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淺談并發處理PHP進程間通信之System V IPC

【字号: 作者:豬豬瀏覽:2日期:2022-09-07 11:19:41
目錄前言Unix System V IPC信號量共享內存消息隊列函數介紹ftoksemaphore函數shared_memory函數代碼實現小結前言

它的安裝和使用非常簡單,在編譯 PHP 時添加 --enable-sysvsem --enable-sysvshm --enable-sysvmsg 參數就可以,當然 Windows 上無法使用。

今天我們仍舊使用上一篇文章的例子來介紹 PHP 內部實現的進程間通信,在了解它們的具體使用之前,先簡單介紹一下信號量、共享內存、消息隊列的概念。

Unix System V IPC信號量

信號量又稱為信號燈,它是用來協調不同進程間的數據對象的,而最主要的應用是共享內存方式的進程間通信。本質上,信號量是一個計數器,它用來記錄對某個資源(如共享內存)的存取狀況。

一般說來,為了獲得共享資源,進程需要執行下列操作:

1.獲取控制共享資源的信號量的值;

2.若值為正,進程將信號量減1,進程操作共享資源,進入步驟4;

3.若值0,則拒絕進程使用共享資源,進程進入睡眠狀態,直至信號量值大于0后,進程被喚醒,轉入步驟1;

4.當進程不再使用共享資源時,將信號量值加1。如果此時有進程正在睡眠等待此信號量,則喚醒此進程;

信號量的使用可以類比為:

一個房間必須用鑰匙才能開門,有N把鑰匙放在門口,拿到鑰匙開門進入房間,出來時將鑰匙放回并告知等待的人去取鑰匙開門。 此例中,鑰匙的數量限制了同一時間內在房間的最大人數。房間即共享資源,鑰匙是信號量,而想進入房間的人則是多個進程。

信號量有二值和多值之分,一般共享資源都不允許多個進程同時操作,多使用二值信號量。

共享內存

為了在多個進程間交換信息,內核專門留出了一塊內存區,可以由需要訪問的進程將其映射到自己的私有地址空間。進程就可以直接讀寫這一塊內存而不需要進行數據的拷貝,從而大大提高效率。共享內存可以比喻成一塊公用黑板,每個人都能在上面留言,寫東西。

到于共享內存,我們一定要關心其生存周期:System V 共享內存區域對象是隨內核持續的,除非顯式刪除共享內存區域對象,即使所有訪問共享內存區域對象的進程都已經正常結束,共享內存區域對象仍然在內核中存在,在內核重新引導之前,對該共享內存區域對象的任何改寫操作都將一直保留。

消息隊列

消息隊列是一條公共消息鏈,消息存取一般為先進先出(FIFO),能實現多個進程對消息的原子操作和異步存取。消息隊列的應用十分廣泛,不光是進程間通信,流程異步化、解耦方面也應用廣泛。

消息隊列則相當于一條流水線的一段,上層有多個工人把產品放入,下層有多個工人將產品取出加工。

本文的實現不包括消息隊列的使用,但對于消息隊列實現互斥鎖,這里給出一個思路:先給消息隊列初始化一個值,并發進程競爭獲取此值,獲取到值的進程進行共享資源的處理,進程不再共享資源時,再將此值放入隊列,通過隊列的原子性來保證同時只有一個進程訪問共享資源。

函數介紹ftok

int ftok ( string $pathname, string $proj )

ftok將一個路徑 pathname 和一個項目名(必須為一個字符), 轉化成一個整數形的 System V IPC 鍵,本文介紹的 System V 通信方式都是基于此鍵來完成的,此ID 值也可以自己指定一個 INT 型來確定,不必要使用 ftok 獲取;

需要注意的是:ftok 的結果是通過文檔的索引節點號來計算獲取的,而文件的刪除重建會導致其索引節點號變動,所以即使是相同的文件名,也可能會導致獲取到的 IPC 鍵不同,所以需要盡量保證 $pathname 不變動;

semaphore函數

resource sem_get ( int $key [, int $max_acquire = 1 [, int $perm = 0666 [, int $auto_release = 1 ]]] )

獲取或生成一個信號量標識,我們注意其 max_acquire 值為 1,即保證同時只有一個進程能獲取到它;auto_release 為 1 ,保證進程在非正常情況退出時能釋放此信號量;

bool sem_acquire ( resource $sem_identifier [, bool $nowait = false ] )

bool sem_release ( resource $sem_identifier )

獲取/釋放一個信號量,注意獲取信號量的 $nowait 為false,使進程在獲取信號量失敗后進行進程等待即可。

shared_memory函數

resource shm_attach ( int $key [, int $memsize [, int $perm = 0666 ]] )

bool shm_detach ( resource $shm_identifier )

連接/斷開 與 共享內存段的連接 $memsize, 以字節 byte 為單位;需要注意,在第一次使用 $key 連接內存段創建時,會初始化內存大小和權限,后續再連接時,這兩個參數會被忽略。

bool shm_put_var ( resource $shm_identifier , int $variable_key , mixed $variable )

mixed shm_get_var ( resource $shm_identifier , int $variable_key )

向共享內存內寫入或讀取一個變量,需要注意變量 key 只能是 int 型;

代碼實現

function getCycleIdFromSystemV($max, $min = 0) { $key = ftok(’/tmp/cycleIdFromSystemV.tok’, ’d’); $var_key = 0; $sem_id = sem_get($key); $shm_id = shm_attach($key, 4096); if (sem_acquire($sem_id)) {$cycle_id = intval(shm_get_var($shm_id, $var_key));$cycle_id++;if ($cycle_id > $max) { $cycle_id = $min;}shm_put_var($shm_id, $var_key, $cycle_id);shm_detach($shm_id);sem_release($sem_id);return $cycle_id; }return false;}小結

我們發現 PHP 對信號量和共享內存封裝得很好,使用起來非常簡單。除此之外,PHP 的類庫 Sync 將常用 IPC 方法封裝成為類,能實現跨平臺的使用,感興趣的可以了解使用一下。

當然進程間通信的方式和種類有很多,本文介紹的 id 遞增只是很簡單的一種,不過,知道了方法,再去把這些方法改造成為其他種類也就不難了。

以上就是淺談并發處理PHP進程間通信之System V IPC的詳細內容,更多關于并發處理PHP進程間通信之System V IPC的資料請關注好吧啦網其它相關文章!

標簽: PHP
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