PHP中的“進(jìn)程”系列

這個(gè)系列會(huì)分幾個(gè)部分，從PHP-FPM進(jìn)程模式起锭环，到Linux進(jìn)程禾酱，最后回到PHP本身談一談如何設(shè)計(jì)一個(gè)PHP的進(jìn)程池。整個(gè)系列會(huì)氛圍大致5個(gè)主要部分霉赡，分別是：

①：PHP-FPM的多進(jìn)程模型
②：Linux進(jìn)程介紹
③：PHP中的多進(jìn)程
④：進(jìn)程間通訊
⑤：PHP的進(jìn)程池設(shè)計(jì)

此篇為系列第一篇：PHP-FPM的多進(jìn)程模型橄务。那么，我們談?wù)揚(yáng)HP-FPM多進(jìn)程模型的時(shí)候穴亏，作為PHPer的你蜂挪，可能需要先看看下面一些關(guān)于PHP-FPM的多進(jìn)程模型，是否都有所了解

①：PHP-FPM啟動(dòng)進(jìn)程的方式主要有哪幾種嗓化，區(qū)別是什么棠涮？
②：PHP-FPM，是主進(jìn)程接收請(qǐng)求轉(zhuǎn)給子進(jìn)程刺覆，還是子進(jìn)程單獨(dú)接收請(qǐng)求并處理严肪，如何驗(yàn)證？
③：為何在PHP-FPM模式下，PHP代碼很少有人去做連接池驳糯？
④：PHP-FPM模式性能差的體現(xiàn)有哪些篇梭，如何優(yōu)化？
⑤：PHP-FPM模式下的Yac為何無(wú)法和Cli模式無(wú)法共享內(nèi)存酝枢？

1很洋、PHP-FPM是多進(jìn)程模式，master進(jìn)程管理worker進(jìn)程隧枫，進(jìn)程的數(shù)量喉磁，都可以通過(guò)php-fpm.conf做具體配置，而PHP-FPM的進(jìn)程官脓，亦可以分為動(dòng)態(tài)模式及靜態(tài)模式协怒。

①：靜態(tài)（static）：直接開(kāi)啟指定數(shù)量的php-fpm進(jìn)程，不再增加或者減少卑笨；啟動(dòng)固定數(shù)量的進(jìn)程孕暇，占用內(nèi)存高。但在用戶(hù)請(qǐng)求波動(dòng)大的時(shí)候赤兴，對(duì)Linux操作系統(tǒng)進(jìn)程的處理上耗費(fèi)的系統(tǒng)資源低妖滔。
②：動(dòng)態(tài)（dynamic）：開(kāi)始的時(shí)候開(kāi)啟一定數(shù)量的php-fpm進(jìn)程，當(dāng)請(qǐng)求量變大的時(shí)候桶良，動(dòng)態(tài)的增加php-fpm進(jìn)程數(shù)到上限座舍，當(dāng)空閑的時(shí)候自動(dòng)釋放空閑的進(jìn)程數(shù)到一個(gè)下限。動(dòng)態(tài)模式陨帆，會(huì)根據(jù)max曲秉、min、idle children 配置疲牵，動(dòng)態(tài)的調(diào)整進(jìn)程數(shù)量承二。在用戶(hù)請(qǐng)求較為波動(dòng)，或者瞬間請(qǐng)求增高的時(shí)候纲爸，進(jìn)行大量進(jìn)程的創(chuàng)建亥鸠、銷(xiāo)毀等操作，而造成Linux負(fù)載波動(dòng)升高识啦，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)负蚊，請(qǐng)求量少，PHP-FPM進(jìn)程數(shù)少袁滥，請(qǐng)求量大盖桥，進(jìn)程數(shù)多灾螃。優(yōu)勢(shì)就是题翻，當(dāng)請(qǐng)求量小的時(shí)候，進(jìn)程數(shù)少，內(nèi)存占用也小嵌赠。
③：按需模式（ondemand）：這種模式下塑荒，PHP-FPM的master不會(huì)fork任何的子進(jìn)程，純粹就是按需啟動(dòng)子進(jìn)程姜挺，這種模式很少使用齿税，因?yàn)檫@種模式，基本上是無(wú)法適應(yīng)有一定量級(jí)的線上業(yè)務(wù)的炊豪。由于php-fpm是短連接的凌箕，所以每次請(qǐng)求都會(huì)先建立連接，建立連接的過(guò)程必然會(huì)觸發(fā)上圖的執(zhí)行步驟词渤，所以牵舱，在大流量的系統(tǒng)上master進(jìn)程會(huì)變得繁忙，占用系統(tǒng)cpu資源缺虐，不適合大流量環(huán)境的部署芜壁。這種模式，貼一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)上的圖來(lái)說(shuō)明：

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需要注意2個(gè)點(diǎn)高氮，“連接”慧妄，及“數(shù)據(jù)”到來(lái)。有連接進(jìn)來(lái)再fork進(jìn)程剪芍，同樣可以達(dá)到子進(jìn)程繼承父進(jìn)程上下文塞淹，然后子進(jìn)程處理用戶(hù)請(qǐng)求這個(gè)目的。

具體的罪裹，關(guān)于動(dòng)態(tài)窖铡、靜態(tài)進(jìn)程模式的相關(guān)參數(shù)，可參考PHP官方文檔坊谁，我們需要關(guān)注的是费彼，對(duì)于我們自身的業(yè)務(wù)，如何選擇PHP-FPM的模式為動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)口芍。

比較大內(nèi)存的服務(wù)器來(lái)說(shuō)箍铲，設(shè)置為靜態(tài)的話會(huì)提高效率。因?yàn)轭l繁開(kāi)關(guān)php-fpm進(jìn)程也會(huì)有時(shí)滯鬓椭，所以?xún)?nèi)存夠大的情況下開(kāi)靜態(tài)效果會(huì)更好颠猴。數(shù)量也可以根據(jù) 內(nèi)存/30M 得到。比如說(shuō)2GB內(nèi)存的服務(wù)器小染，可以設(shè)置為50翘瓮；4GB內(nèi)存可以設(shè)置為100等。高配機(jī)器選靜態(tài)裤翩，低配機(jī)器（省內(nèi)存）選動(dòng)態(tài)资盅，高配機(jī)器用動(dòng)態(tài)不能充分利用內(nèi)存資源和CPU資源，也無(wú)法及時(shí)應(yīng)對(duì)瞬時(shí)高并發(fā)，甚至可能短時(shí)間造成5xx錯(cuò)誤呵扛。

2每庆、PHP-FPM，是主進(jìn)程接收請(qǐng)求轉(zhuǎn)給子進(jìn)程今穿，還是子進(jìn)程單獨(dú)接收請(qǐng)求并處理缤灵，如何驗(yàn)證

PHP-FPM的進(jìn)程管理方式和Nginx的進(jìn)程管理方式類(lèi)似，在處理用于請(qǐng)求上蓝晒，并非是主進(jìn)程接受請(qǐng)求后轉(zhuǎn)給子進(jìn)程腮出，而是子進(jìn)程搶占式的接受用戶(hù)的請(qǐng)求，本質(zhì)上芝薇，其實(shí)PHP-FPM的多進(jìn)程利诺，以及Nginx的多進(jìn)程，其實(shí)都是主進(jìn)程監(jiān)聽(tīng)的同一個(gè)端口（被動(dòng)套接字）后剩燥，fork子進(jìn)程達(dá)到多個(gè)進(jìn)程監(jiān)聽(tīng)同一個(gè)端口的目的慢逾。 Linux系統(tǒng)，所有的進(jìn)程IO操作灭红，都需要和操作系統(tǒng)打交道侣滩，也就是說(shuō)，所有IO操作变擒，操作系統(tǒng)都知道君珠，而這個(gè)過(guò)程，也就是我們常說(shuō)的“系統(tǒng)調(diào)用”娇斑。我們可以從系統(tǒng)調(diào)用入手解決這個(gè)問(wèn)題策添。 系統(tǒng)調(diào)用的查看，可以使用strace毫缆。

對(duì)于如何驗(yàn)證相對(duì)簡(jiǎn)單唯竹，有2種方式；其一苦丁，看php-fpm進(jìn)程的日志浸颓，這需要配置好合適的php-fpm日志格式；其二旺拉，既然IO數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)內(nèi)核態(tài)過(guò)度到用戶(hù)態(tài)進(jìn)程产上，那么，我們通過(guò)strace -p <pid>命令去跟蹤系統(tǒng)調(diào)用即可蛾狗。分別跟蹤php-fpm的主進(jìn)程id以及php-fpm子進(jìn)程id晋涣，然后訪問(wèn)nginx，由nginx通過(guò)fast-cgi協(xié)議轉(zhuǎn)到php-fpm進(jìn)程上沉桌，看在哪個(gè)進(jìn)程上發(fā)送了系統(tǒng)調(diào)用谢鹊。

3算吩、為何在PHP-FPM模式下，PHP代碼很少有人去做連接池

首先撇贺，PHP-FPM模式下赌莺，注定一個(gè)請(qǐng)求的生命周期只有1次冰抢。也就是說(shuō)松嘶，從FPM請(qǐng)求到請(qǐng)求，解析PHP腳本挎扰，F(xiàn)PM的Zend虛擬機(jī)分配資源執(zhí)行翠订，到最后的處理結(jié)束，PHP-FPM會(huì)回收這次請(qǐng)求的所有資源遵倦。

當(dāng)然尽超，PHP-FPM之所以這么做，①：目的是讓開(kāi)發(fā)不需要關(guān)心資源的回收的處理梧躺，所以可能你沒(méi)怎么關(guān)心過(guò)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)閉似谁、文件描述符的關(guān)閉等等。②：減少內(nèi)存溢出的情況掠哥。

如果在這種模式下巩踏，你實(shí)現(xiàn)了連接池，也意味著請(qǐng)求結(jié)束续搀，連接池消失塞琼，做了一次無(wú)用功而已。

“雞肋的”pconnect禁舷。pconnect彪杉，持久化鏈接，也就是鏈接不釋放牵咙。但問(wèn)題在于派近，PHP-FPM是多進(jìn)程模式，而持久化的鏈接洁桌，存在于進(jìn)程中构哺，也就意味著，如果一臺(tái)機(jī)器有300個(gè)FPM進(jìn)程战坤，會(huì)一次性初始化300個(gè)持久化鏈接曙强。 如果因?yàn)槊媾R業(yè)務(wù)活動(dòng)，冒然對(duì)機(jī)器擴(kuò)容途茫，很可能造成業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)直接打滿碟嘴。

4、PHP-FPM模式性能差的體現(xiàn)有哪些囊卜，如何優(yōu)化

先思考為何性能差娜扇，一個(gè)應(yīng)用的性能如果說(shuō)差错沃，往往會(huì)從2個(gè)方面來(lái)說(shuō)，一個(gè)是IO性能雀瓢，一個(gè)是計(jì)算性能枢析。

IO上來(lái)說(shuō)，PHP-FPM模式下刃麸，難以做連接池醒叁，所以高并發(fā)業(yè)務(wù)下，網(wǎng)絡(luò)的處理會(huì)有劣勢(shì)泊业。 注意：我這里一直在說(shuō)的把沼，都是 PHP-FPM模式下，在CLI模式下吁伺，你還是可以做自己的連接池的饮睬，只不過(guò)這個(gè)連接池，僅限于CLI模式的單進(jìn)程內(nèi)篮奄，這個(gè)模式還不能用在處理網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求（比如HTTP請(qǐng)求）捆愁，因?yàn)镻HP默認(rèn)單進(jìn)程模式，F(xiàn)PM窟却、CLI都是默認(rèn)單進(jìn)程昼丑，即便CLI可以做連接池，也不方便做鏈接奔湫＃活（不能同時(shí)做心跳檢測(cè)）

計(jì)算性能上來(lái)說(shuō)矾克，其實(shí)PHP是C寫(xiě)的，單純的論計(jì)算性能是不錯(cuò)的憔足。 但問(wèn)題在于胁附，PHP在處理請(qǐng)求的時(shí)候，每次都要解析PHP腳本滓彰、翻譯PHP代碼為opcode控妻、用Zend虛擬機(jī)執(zhí)行opcode，處理結(jié)束揭绑，釋放資源弓候。因此算下來(lái)，也是PHP慢的最大原因之一他匪。

如何優(yōu)化：

①：對(duì)于計(jì)算性能來(lái)說(shuō)菇存，使用 Zend OPcache 擴(kuò)展，緩存字節(jié)碼邦蜜。
②：對(duì)于IO性能來(lái)說(shuō)依鸥，使用文件cache或者memcached減輕對(duì)網(wǎng)絡(luò)Cache的壓力；使用 Yac 減輕對(duì) Cache層的壓力悼沈；在同一次請(qǐng)求中贱迟；復(fù)用鏈接不要每次都用新的姐扮；合理設(shè)計(jì)日志組件類(lèi)庫(kù)，優(yōu)化Logger減少對(duì)文件操作的次數(shù)來(lái)減少I(mǎi)O的壓力衣吠。

關(guān)于設(shè)計(jì)一個(gè)合格的Logger組件茶敏，我們需要注意幾個(gè)點(diǎn)：

①：每次請(qǐng)求，只做一次日志寫(xiě)操作缚俏，不要每次別人調(diào)用你的函數(shù)惊搏，你都去執(zhí)行一次類(lèi)似file_put_contents的操作。
②：兼容各種類(lèi)似錯(cuò)誤袍榆，換句話說(shuō)胀屿，即使PHP fatal error了塘揣，你也得能把知名錯(cuò)誤之前的日志記錄下來(lái)包雀。這個(gè)實(shí)現(xiàn)，可以借助PHP類(lèi)的析構(gòu)方法來(lái)做亲铡。也可以使用更好的 register_shutdown_function 來(lái)注冊(cè)一個(gè)鉤子才写，在PHP請(qǐng)求結(jié)束的時(shí)候，回調(diào)此鉤子奖蔓，完成做最后的日志操作赞草。

5、PHP-FPM模式下的Yac為何無(wú)法和Cli模式無(wú)法共享內(nèi)存

我們知道吆鹤，PHP擴(kuò)展開(kāi)發(fā)中厨疙，首要執(zhí)行的一個(gè)宏，便是 PHP_MINIT_FUNCTION疑务，Yac擴(kuò)展沾凄，需要在PHP-FPM進(jìn)程啟動(dòng)的時(shí)候，便初始化一塊共享內(nèi)存知允，供各個(gè)進(jìn)程來(lái)共享使用撒蟀，因此，要能共享温鸽，關(guān)鍵就在于需要一個(gè)相同的標(biāo)識(shí)保屯，各個(gè)進(jìn)程都知道才可以。Yac擴(kuò)展的初始化流程為：

PHP_MINIT_FUNCTION->yac_storage_startup->yac_allocator_startup->create_segments

我們查看 create_segments 的具體實(shí)現(xiàn)：

static int create_segments(size_t requested_size, zend_shared_segment_posix ***shared_segments_p, int *shared_segments_count, char **error_in)
{
    zend_shared_segment_posix *shared_segment;
    char shared_segment_name[sizeof("/ZendAccelerator.") + 20];

    *shared_segments_count = 1;
    *shared_segments_p = (zend_shared_segment_posix **) calloc(1, sizeof(zend_shared_segment_posix) + sizeof(void *));
    if (!*shared_segments_p) {
        *error_in = "calloc";
        return ALLOC_FAILURE;
    }
    shared_segment = (zend_shared_segment_posix *)((char *)(*shared_segments_p) + sizeof(void *));
    (*shared_segments_p)[0] = shared_segment;

  // 這里打開(kāi)共享內(nèi)存塊需要的Id涤垫，也就是 shared_segment_name
    sprintf(shared_segment_name, "/ZendAccelerator.%d", getpid());
    
    // 這里姑尺，打開(kāi)一塊共享內(nèi)存
    shared_segment->shm_fd = shm_open(shared_segment_name, O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0600);
    if (shared_segment->shm_fd == -1) {
        *error_in = "shm_open";
        return ALLOC_FAILURE;
    }

上面做了一些注釋?zhuān)铌P(guān)鍵的是開(kāi)啟共享內(nèi)存需要的系統(tǒng)ID，shared_segment_name蝠猬，此值切蟋，包含了進(jìn)程的ID。也就是php-fpm的主進(jìn)程id吱雏。這就是敦姻，PHP-FPM模式所有進(jìn)程間能夠通信的奧秘所在（它們有相同的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)ID）瘾境。而，如果我們是想要通過(guò)PHP腳本镰惦，使用yac擴(kuò)展讀取這個(gè)共享內(nèi)存迷守，會(huì)這樣做：

$yac = new Yac();
$key = "something"
$yac->get($key);

在CLI模式下，這樣是不可能拿到PHP-FPM模式下設(shè)置的共享內(nèi)存數(shù)據(jù)的因?yàn)橥耄驗(yàn)镃LI模式下兑凿，執(zhí)行php腳本，進(jìn)程ID茵瘾，和PHP-FPM模式下的進(jìn)程ID礼华，根本就不相同。

總結(jié)來(lái)說(shuō)拗秘，在后邊會(huì)講到進(jìn)程間通訊圣絮，會(huì)講到基于共享內(nèi)存的通訊。多進(jìn)程要共享內(nèi)存通信雕旨，必須要一開(kāi)始就協(xié)調(diào)好一個(gè)唯一ID扮匠，這個(gè)ID，多個(gè)進(jìn)程間都要知道凡涩，PHP-FPM是多進(jìn)程棒搜，主進(jìn)程fork子進(jìn)程出來(lái)，子進(jìn)程自然知道這個(gè)唯一ID是什么（因?yàn)長(zhǎng)inux進(jìn)程fork會(huì)把整個(gè)進(jìn)程的堆棧內(nèi)存都fork一遍）活箕。 但是力麸，php a.php 這樣執(zhí)行，其實(shí)是一個(gè)完全獨(dú)立的進(jìn)程育韩，和php-fpm沒(méi)任何關(guān)系克蚂，這樣的進(jìn)程，自然不能知道php-fpm進(jìn)程里的那個(gè)唯一ID是什么座慰。

至此陨舱，系列1——PHP-FPM模式已結(jié)束~