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Swoole Server架构分析

一.简介

首页这里引用一下swoole的官方介绍:

swoole:面向生产环境的 PHP 异步网络通信引擎
使 PHP 开发人员可以编写高性能的异步并发 TCP、UDP、Unix Socket、HTTP,WebSocket 服务。Swoole 可以广泛应用于互联网、移动通信、企业软件、云计算、网络游戏、物联网(IOT)、车联网、智能家居等领域。 使用 PHP + Swoole 作为网络通信框架,可以使企业 IT 研发团队的效率大大提升,更加专注于开发创新产品。

通过上述的介绍,我们是可以得出几点信息的

  • 1.swoole可以投入生产环境
  • 2.使用php编写
  • 3.异步网络通信引擎,支持大量的网络协议,并且具有很高的网络性能

swoole server与传统的php运行模式是完全不同的,它是常驻内存的,省去了大量的php脚本的初始化。

二.swoole server的是怎么运行的

swoole进程/线程模型

这是一张官方的swoole运行时进程/线程模型。

1.Master进程

Master进程是一个多线程模型,其中包括Master线程,Reactor线程组,心跳检测线程,UDP收包线程。

以http server为例,Master线程负责监听(listen)端口,然后接受(accept)新的连接,然后将这个连接分配给一个Reactor线程,由这个Reactor线程监听此连接,一旦此连接可读时,读取数据,解析协议,然后将请求投递到worker进程中去执行。

Master进程是使用select/poll进行IO事件循环的,这是因为Master进程中的文件描述符只有几个(listenfd等),Reactor线程使用的是epoll,因为Reactor线程中会监听大量连接的可读事件,使用epoll可以支持大量的文件描述符。

2.Manager进程

Manager进程是专门用来管理Worker进程组和Task进程组的。它会Fork出指定数量的Worker进程和Task进程,并且有以下职能:

  • 子进程结束运行时,manager进程负责回收此子进程,避免成为僵尸进程。并创建新的子进程
  • 服务器关闭时,manager进程将发送信号给所有子进程,通知子进程关闭服务
  • 服务器reload时,manager进程会逐个关闭/重启子进程

3.Worker进程和Task进程

Worker进程接收Reactor线程投递过来的数据,执行php代码,然后生成数据交给Reactor线程,由Reactor线程通过tcp将数据返回给客户端。(如果是UDP,Worker进程直接将数据发送给客户端)。

Worker进程中执行的php代码和我们平时写php是一样的,它等同于php-fpm。但是众所周知,php-fpm下,php在处理异步操作时是很无力的,swoole提供的Task进程可以很好的解决这个问题。Worker进程可以将一些异步任务投递给Task进程,然后直接返回,处理其他的由Reactor线程投递过来的事件。

Task进程以完全同步阻塞的方式运行,一个Task进程在执行任务期间,是不接受从Worker进程投递的任务的,当Task进程执行完任务后,会异步地通知worker进程告诉它此任务已经完成。

所以介绍完上述的一些概念后,再引用一张官方的swoole执行流程图。
swoole运行流程图

这里需要注意,在文档上说的是:Workder进程组和Task进程组是由Manager进程Fork出来的,但是流程图上画的是在启动服务器时Fork出主进程和Worker进程组以及Tasker进程组。

三、使用swoole和传统php开发的优缺点

在说这个话题之前,需要先了解一下CGI,FASTCGI。

1.CGI
CGI的全称是Common Gateway Interface,通用网关接口,它使得任何一个拥有标准输入输出的程序拥有提供web server的能力。假设我们写了一个Hello World的c++程序,这个程序接受输入{text},输出{text},Hello World。

以nginx作为接受http请求为例,nginx接受一个http请求,Fork出一个进程,将http请求带来的text参数作为输入,执行完hello world程序,将输出{text},Hello World作为输出,销毁这个Fork出来的进程,由nginx返回给客户端。

这种方式虽然简单,但是要不断的Fork进程,销毁进程。

2.FASTCGI
FASTCGI,顾名思义,它是CGI的改进版,是一个常驻型的CGI服务。我们常用的php-fpm就是这种模式运行的,php-fpm负责Forl多个进程,每个进程中都运行了php的解释器。可以在终端下看一下php-fpm的进程:
php-fpm进程

一个php-fpm主进程,pid是1263,Fork出了3个子进程。在nginx+php-fpm的组合中,nginx负责接受http请求,将请求封装好交给php-fpm,php-fpm将请求按照一定的规则交给一个子进程去执行,这个子进程中的php解释器加载php代码运行。也是因为这个原因,传统的php只能作为web server。

然后我们发现,nginx+php-fpm的组合和我们Reactor+Worker子进程的运行方式非常相似。

3.swoole的运行方式
这里以swoole作为http server为例(传统php几乎都是作为web服务)。

首先swoole是实现了http server的,也就是说不需要nginx作为http服务器了,当然swoole并不是为了取代nginx,实际上swoole当前实现的http server功能有限,比如说只支持Get和Post,所有往往swoole前面还要运行一个nginx来作为前端代理服务器。

其次,swoole是内存常驻的。和php-fpm的常驻服务不同,php-fpm中常驻的是php的解释器,这个解释器会重复加载php代码,初始化环境,而swoole只在启动的时候加载,这样一来,性能就自然而然的提高了。这一点可以在开发中很明显的体现出来,php-fpm下,修改的php代码会即时生效,而使用swoole则需要重启swoole的server才能使代码生效。

通过上面的一些说明,就可以很明显的得出swoole和传统php开发的优缺点了。

swoole server优点:
- swoole性能更高
- 可以做为tcp,udp服务器
- 在高io高并发的服务器要求下,swoole的运行模式是完全可以胜任的

swoole server缺点:
- 更难上手。这要求开发人员对于多进程的运行模式有更清晰的认识
- 更容易内存泄露。在处理全局变量,静态变量的时候一定要小心,这种不会被GC清理的变量会存在整个生命周期中,如果没有正确的处理,很容易消耗完所有的内存。而以往的php-fpm下,php代码执行完内存就会被完全释放。
- 无法做密集计算。当然这一点是php甚至是所有动态语言都存在的问题。写在这里是因为防止误导读者以为使用swoole后,php可以用来做密集计算。

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