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概述

是什么,能做什么,什么场景?

Swoole 是一个 PHP 的协程高性能网络通信引擎,使用 C/C++ 语言编写。

提供了多种通信协议的网络服务器和客户端模块。

可以方便快速的实现 TCP/UDP服务、高性能Web、WebSocket服务、物联网、实时通讯、游戏、微服务等,使 PHP 不再局限于传统的 Web 领域。

安装

安装方式,怎么安装配置,注意什么

  • 编译
  • docker
  • pecl

https://wiki.swoole.com/#/environment

在ubuntu16.4 按照官方文档编译,一路畅通。

IDE自动补全

https://github.com/swoole/ide-helper

服务端(异步方式)

异步方式,是swoole之前几个版本采用的服务端实现方式,关键词:监听事件

TCP/UDP服务

Swoole\Server 类是所有异步风格服务器的基类,后面章节的 Http\Server、Websocket\Server、Redis\Server 都继承于它。

https://wiki.swoole.com/#/server/tcp_init

以上链接介绍了:Server类包含的:方法、属性、事件、配置(set方法说明)

HTTP服务

虽然Swoole中Http\Server也有了自己的Request及Response对象,但仍然对 Http 协议的支持并不完整,只能作为应用服务器处理动态请求,且信息完整比不上nginx、apache等web服务,比如session、cookie等http协议信息的处理,并且在前端增加 Nginx 作为代理。

Http\Server 继承自 Server,所以 Server 提供的所有 API 和配置项都可以使用,进程模型也是一致的。

HTTP服务有自己独有的事件和方法:

https://wiki.swoole.com/#/http_server

HTTP服务仍然建议使用lanmp+web mvc框架,比如laravel、thinkphp等

WebSocket服务

一开始Swoole和Workerman比较出色的点都是在长连接的封装,让phper更容易理解websocket的应用开发。

由于都已经较好封装了websocket服务,开发只需要几行代码就完全能实现异步IO多进程的WebSocket服务,且一样继承于Swoole/Server类,编码风格类似。

WebSocket服务也有自己一些独有的事件和方法等,详见:

https://wiki.swoole.com/#/websocket_server

投递异步任务Task

在 Server 程序中如果需要执行一个很耗时的操作且不需要等待处理结果时,比如一个聊天服务发送广播,发送邮件、短信、推送等与业务关系不大的,如果直接去执行这些函数就会阻塞当前进程,在高并发情况下,导致服务器响应变慢。

Swoole 提供了异步任务处理的功能,可以投递一个异步任务到 TaskWorker 进程池中执行,不影响当前请求的处理速度。

https://wiki.swoole.com/#/start/start_task

支持同时监听多端口

https://wiki.swoole.com/#/server/port

服务端(协程方式)

协程coroutine

Swoole都提供了服务端和客户端一键协程的编码方式,在使用同步编码的同时无感知地应用协程实现异步IO。

关键词同步IO,异步IO,协程channel协程容器协程调度,EventLoop

  • 同步IO

    简单的例子就是执行到 Mysql->query 的时候,这个进程什么事情都不做,等待 Mysql 返回结果,返回结果后再向下执行代码,所以同步 IO 的服务并发能力是很差的。

  • 协程

    协程可以简单理解为线程,只不过这个线程是用户态的,不需要操作系统参与,创建销毁和切换的成本非常低,和线程不同的是协程没法利用多核 cpu 的,想利用多核 cpu 需要依赖 Swoole 的多进程模型Swoole\Process\Pool。

  • 协程容器

    为了简化协程编程,Swoole采用hook部分原生php函数(主要是耗时较长函数,比如网络访问、文件访问等)实现协程容器。

    使用 Coroutine::create 或 go 方法创建协程 (参考别名小节),在创建的协程中才能使用协程 API,而协程必须创建在协程容器里面,参考协程容器。

    Co\run() 函数其实是对 Swoole\Coroutine\Scheduler 类 (协程调度器类) 的封装。

    Co\run() 是创建了协程容器,go() 是创建协程,这两个操作在 Swoole 提供的 Swoole\Server 类簇都是自动做好的,不需要手动做。

    详见协程容器:https://wiki.swoole.com/#/coroutine/scheduler

  • Channel

    可以理解为消息队列,只不过是协程间的消息队列,多个协程通过 push 和 pop 操作生产消息和消费消息,用来协程之间的通讯,注意 channel 是没法跨进程的,只能一个 Swoole 进程里的协程间通讯,最典型的应用是连接池并发调用

  • 协程调度

    CPU 资源是有限的,一个进程内上万个协程,到底执行哪个协程的代码,决定到底让 CPU 执行哪个协程的代码决断的过程就是协程调度。原理:

    • 协程代码碰到IO阻塞耗时的编码时,Swoole会将产生IO的资源句柄放入EventLoop中
    • 让出当前协程的cpu给其他协程
    • 在网络IO处理结束数据返回后,恢复这个协程

    和javascript的异步回调原理是不是很类似。

  • EventLoop

    即事件循环,可以简单的理解为 epoll_wait,我们会把所有要发生事件的句柄(fd)加入到 epoll_wait 中,这些事件包括可读,可写,出错等。 我们的进程就阻塞在 epoll_wait 这个内核函数上,当发生了事件 (或超时) 后 epoll_wait 这个函数就会结束阻塞返回结果,就可以回调相应的 PHP 函数,例如,收到客户端发来的数据,回调 OnRecieve 回调函数。

    当有大量的 fd 放入到了 epoll_wait 中,并且同时产生了大量的事件,epoll_wait 函数返回的时候我们就会挨个调用相应的回调函数,叫做一轮事件循环,即 IO 多路复用,然后再次阻塞调用 epoll_wait 进行下一轮事件循环。

父子协程

优先执行子协程 (即 go() 里面的逻辑),直到发生协程 yield(co::sleep 处),然后协程调度到外层协程

echo "main start\n";
Co\run(function () {
    echo "coro ".co::getcid()." start\n";
    go(function () {
        echo "coro ".co::getcid()." start\n";
        co::sleep(.2);
        echo "coro ".co::getcid()." end\n";
    });
    echo "coro ".co::getcid()." do not wait children coroutine\n";
    co::sleep(.1);
    echo "coro ".co::getcid()." end\n";
});
echo "end\n";
/*
main start
coro 1 start
coro 2 start
coro 1 do not wait children coroutine
coro 1 end
coro 2 end
end
*/


详见:https://wiki.swoole.com/#/coroutine

TCP服务

Swoole\Coroutine\Server 是一个完全协程化的类,用于创建协程 TCP 服务器,支持 TCP 和 unixSocket 类型。

https://wiki.swoole.com/#/coroutine/server

HTTP服务

完全协程化的 Http 服务器实现,Co\Http\Server 继承自 Co\Server。

https://wiki.swoole.com/#/coroutine/http_server

当然我们仍然先不建议使用Swoole的HTTP服务,后续应该会有在Swoole基础上的优秀的HTTP服务框架。

WebSocket

完全协程化的 Websocket 服务器实现,继承自 Co\Http\Server,底层提供了对 WebSocket 协议的支持。

意思就是说,Co\Http\Server 支持HTTP服务的同时,底层也智能支持客户端发起的WebSocket请求服务。

Co\run(function () {
    $server = new Co\Http\Server("0.0.0.0", 9505, false);
    $server->handle('/websocket', function ($request, $ws) {
        $ws->upgrade();
        while (true) {
            $frame = $ws->recv();
        }
    }
}                        

如接收到的请求服务是WebSocket的话,handle回调函数的第二参数response就是一个WebSocket对象

  • $ws->upgrade():向客户端发送 WebSocket 握手消息
  • while(true) 循环处理消息的接收和发送
  • $ws->recv() 接收 WebSocket 消息帧
  • $ws->push() 向对端发送数据帧
  • $ws->close() 关闭连接

客户端

建议使用 一键协程化:https://wiki.swoole.com/#/runtime

swoole在之前几个版本还提供了两种客户端:

协程进阶

协程API

协程的设置、创建、延迟、挂起、恢复、id等API方法。

详见: https://wiki.swoole.com/#/coroutine/coroutine

Co\run() 是创建了协程容器,go() 是创建协程,这两个操作在 Swoole 提供的 Swoole\Server 类簇都是自动做好的,不需要手动做

使用 Coroutine::create 或 go 方法创建协程,在创建的协程中才能使用协程 API,而协程必须创建在协程容器里面,参考协程容器。

go函数名是Swoole\Coroutine::create的短名(别名)

Channel

通道,用于协程间通讯,支持多生产者协程和多消费者协程。

channel是内存级别的,可以看做是内存级数组式的先进后出队列结构。无IO消耗。

我们经常用到的进程之间的通信,比如使用session、redis等内存级应用;而同一进程下的多线程的通信,我们就可以通过Channel通道来实现。

常用方法:push、pop,一般称为生产与消费

详见: https://wiki.swoole.com/#/coroutine/channel

协程与通道实现并发调用

举个例子,go创建的子协程是个产品生产车间里的工人,go创建两个工人,而主协程是打包处,子协程负责生产push到通道channel,主协程通过channel的pop拿到不知道哪个工人生产的产品,进行打包发货。

阮一峰写过一篇关于进程和线程的通俗易懂的文章:http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

并发调用实现详见: https://wiki.swoole.com/#/coroutine/multi_call

WaitGroup

WaitGroup是模仿go语言中的sync.WaitGroup

那WaitGroup是什么意思呢?

启动多个并发协程,通过waitgroup可以等待所有协程逻辑结束后再执行后面的代码逻辑。

如果写过比较多的js,可能也会有点熟悉,经常会碰到js异步延迟,需要等待异步延迟完成再继续执行(deferred)

简述下Swoole中WithGroup的例子:

  • 创建WaitGroup实例wg
  • 启动两个子协程,并引入wg观察两个子协程,分别获取百度和淘宝首页数据
  • wg实例观察两个子协程done状态
  • 主协程中,通过wg->wait()方法,等待两个子协程完成wg->done()状态更改
  • 最后主协程继续执行

示例详见: https://wiki.swoole.com/#/coroutine/wait_group

连接池

Swoole并不提供数据库类的ORM组件,需要使用其他在Swoole基础上的框架。

而Swoole连接池目前支持PDO、Mysqli、Redis三种

https://wiki.swoole.com/#/coroutine/conn_pool

这里了解个概念,具体ORM的应用参考EasySwoole等第三方框架

协程调试

https://wiki.swoole.com/#/coroutine/gdb

定时器

常用方法:

  • tick:间隔时间触发
  • after:多久后触发
  • clear:清除定时器
  • clearAll
  • status

注意:

  • 定时器仅在当前进程空间内有效
  • 定时器是纯异步实现的,不能与同步 IO的函数一起使用,否则定时器的执行时间会发生错乱
  • 定时器在执行的过程中可能存在一定误差
  • 每个定时器回调时都会创建一个协程

https://wiki.swoole.com/#/timer

进程间共享内存Table

前面我们说协程之间通过channel进行通信,也可以说是共享数据。

由于php不支持多线程,而Swoole使用多进程模式,且进程之间内存是隔离的,也就是说global全局变量及超全局变量,在其他进程是不一样的,修改数据同步无效的。

为了解决这个问题,我们可以考虑中间存储媒介来存储共享数据:

  • 文件:file
  • 数据库服务:mysql
  • 内存级缓存服务:memcache、redis

本地文件存在磁盘IO、数据库与缓存服务存在网络上的TCP连接问题,性能都不是最好的,Swoole提供Swoole\Table,基于共享内存和锁实现的超高性能的并发数据结构,用于解决多进程、多协程数据共享、同步、加锁问题。

Table很好理解,允许创建一张表,设置字段column,可以set整行数据,get整行数据,del行…

Table不受PHP的memory_limit限制

详见:

https://wiki.swoole.com/#/memory/table

更多

  • Swoole常见问题:https://wiki.swoole.com/#/question/FAQ

  • Swoole编程须知:https://wiki.swoole.com/#/coroutine/notice

  • 启动文件常驻内存,所以业务代码应该分离,且采用autoload的方式加载,避免更新代码要重启服务问题

  • Swoole文章:https://wiki.swoole.com/#/blog_list

markdown @TsingChan

部分引用格式为收藏注解,比如本句就是注解,非作者原文。