摘要：目的綜上所述，我的目標就是實現(xiàn)基于模式實現(xiàn)的多進程管理工具。備注下文中，父進程統(tǒng)稱為子進程統(tǒng)稱為。最后我們通過下圖來簡單的總結(jié)和描述這個多進程實現(xiàn)的過程控制上面實現(xiàn)了多進程和多進程的常駐內(nèi)存，那如何去管理呢答案多進程通信。

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An object-oriented multi process manager for PHP

Version: 0.1.0

在我們實際的業(yè)務場景中(PHP技術(shù)棧)，我們可能需要定時或者近乎實時的執(zhí)行一些業(yè)務邏輯，簡單的我們可以使用unix系統(tǒng)自帶的crontab實現(xiàn)定時任務，但是對于一些實時性要求比較高的業(yè)務就不適用了，所以我們就需要一個常駐內(nèi)存的任務管理工具，為了保證實時性，一方面我們讓它一直執(zhí)行任務(適當?shù)乃撸ＷCcpu不被100%占用)，另一方面我們實現(xiàn)多進程保證并發(fā)的執(zhí)行任務。

綜上所述，我的目標就是：實現(xiàn)基于php-cli模式實現(xiàn)的master-worker多進程管理工具。其次，“我有這樣一個目標，我是怎樣一步步去分析、規(guī)劃和實現(xiàn)的”，這是本文的宗旨。

備注：下文中，父進程統(tǒng)稱為master,子進程統(tǒng)稱為worker。

我們把這一個大目標拆成多個小目標去逐個實現(xiàn)，如下：

多進程

目的：一個master fork多個worker

現(xiàn)象：所有worker的ppid父進程ID為當前master的pid

master控制worker

目的：master通知worker，worker接收來自master的消息

master接收信號

目的：master接收并自定義處理來自終端的信號

PHP fork進程的方法 pcntl_fork, 這個大家應該有所了解，如果不知道的簡單google/bing一下應該很容易找到這個函數(shù)。接著FTM, 我們看看pcntl_fork這個函數(shù)的使用方式大致如下：

$pid = pcntl_fork(); // pcntl_fork 的返回值是一個int值
                     // 如果$pid=-1 fork進程失敗
                     // 如果$pid=0 當前的上下文環(huán)境為worker
                     // 如果$pid>0 當前的上下文環(huán)境為master，這個pid就是fork的worker的pid

接著看代碼：

$pid = pcntl_fork();    
switch ($pid) {
  case -1:
    // fatal error 致命錯誤 所有進程crash掉
    break;

  case 0:
    // worker context
    exit; // 這里exit掉，避免worker繼續(xù)執(zhí)行下面的代碼而造成一些問題
    break;

  default:
    // master context
    pcntl_wait($status); // pcntl_wait會阻塞，例如直到一個子進程exit
    // 或者 pcntl_waitpid($pid, $status, WNOHANG); // WNOHANG:即使沒有子進程exit，也會立即返回
    break;
}

我們看到master有調(diào)用pcntl_wait或者pcntl_waitpid函數(shù)，為什么呢？首先我們在這里得提到兩個概念，如下：

孤兒進程：父進程掛了，子進程被pid=1的init進程接管(wait/waitpid)，直到子進程自身生命周期結(jié)束被系統(tǒng)回收資源和父進程采取相關(guān)的回收操作

僵尸進程：子進程exit退出,父進程沒有通過wait/waitpid獲取子進程狀態(tài)，子進程占用的進程號等描述資源符還存在，產(chǎn)生危害：例如進程號是有限的，無法釋放進程號導致未來可能無進程號可用

所以，pcntl_wait或者pcntl_waitpid的目的就是防止worker成為僵尸進程(zombie process)。

除此之外我們還需要把我們的master掛起和worker掛起，我使用的的是while循環(huán)，然后usleep(200000)防止CPU被100%占用。

最后我們通過下圖(1-1)來簡單的總結(jié)和描述這個多進程實現(xiàn)的過程：

上面實現(xiàn)了多進程和多進程的常駐內(nèi)存，那master如何去管理worker呢？答案：多進程通信。話不多說google/bing一下，以下我列舉幾種方式：

命名管道: 感興趣

隊列: 個人感覺和業(yè)務中使用redis做消息隊列思路應該一致

共享內(nèi)存: 違背“不要通過共享內(nèi)存來通信，要通過通信來實現(xiàn)共享”原則

信號: 承載信息量少

套接字: 不熟悉

所以我選擇了“命名管道”的方式。我設(shè)計的通信流程大致如下：

step 1: 創(chuàng)建worker管道

step 2: master寫消息到worker管道

step 3: worker讀消息從worker管道

接著還是逐個擊破，當然話不多說還是google/bing一下。posix_mkfifo創(chuàng)建命名管道、fopen打開文件(管道以文件形式存在)、fread讀取管道、fclose關(guān)閉管道就呼嘯而出，哈哈，這樣我們就能很容易的實現(xiàn)我們上面的思路的了。接著說說我在這里遇到的問題：fopen阻塞了，導致業(yè)務代碼無法循環(huán)執(zhí)行，一想不對啊，平常fopen普通文件不存在阻塞行為,這時候二話不說FTM搜fopen,crtl+f頁面搜“block”，重點來了：

fopen() will block if the file to be opened is a fifo. This is true whether it"s opened in "r" or "w" mode.  (See man 7 fifo: this is the correct, default behaviour; although Linux supports non-blocking fopen() of a fifo, PHP doesn"t).

翻譯下，大概意思就是“當使用fopen的r或者w模式打開一個fifo的文件，就會一直阻塞;盡管linux支持非阻塞的打開fifo，但是php不支持。”，得不到解決方案，不支持，感覺要放棄，一想這種場景應該不會不支持吧，再去看看posix_mkfifo,結(jié)果喜出望外：

The "r+" allows fopen to return immediately regardless of external  writer channel.

結(jié)論使用“r+”,同時我們又知道了使用stream_set_blocking防止緊接著的fread阻塞。接著我們用下圖(1-2)來簡單的總結(jié)和描述這個master-worker通信的方式。

最后我們需要解決的問題就是master怎么接受來自client的信號，google/bing結(jié)論：

master接收信號 -> pcntl_signal注冊對應信號的handler方法 -> pcntl_signal_dispatch() 派發(fā)信號到handler

如下圖(1-3)所示，

接著我們只要實現(xiàn)不同信號下master&worker的策略，例如worker的重啟等。這里需要注意的就是，當master接受到重啟的信號后，worker不要立即exit，而是等到worker的業(yè)務邏輯執(zhí)行完成了之后exit。具體的方式就是：

master接收reload信號 -> master把reload信號寫worker管道 -> worker讀取到reload信號 -> worker添加重啟標志位 -> worker執(zhí)行完業(yè)務邏輯后且檢測到重啟的標志位后exit

上面梳理完我們的實現(xiàn)方式后，接著我們就開始碼代碼了。碼代碼之前進行簡單的建模，如下：

進程管理類Manager

- attributes
  + master: master對象
  + workers: worker進程對象池
  + waitSignalProcessPool: 等待信號的worker池
  + startNum: 啟動進程數(shù)量
  + userPasswd: linux用戶密碼
  + pipeDir: 管道存放路徑
  + signalSupport: 支持的信號
  + hangupLoopMicrotime: 掛起間隔睡眠時間
- method
  + welcome: 歡迎于
  + configure: 初始化配置
  + fork: forkworker方法
  + execFork: 執(zhí)行forkworker方法
  + defineSigHandler: 定義信號handler
  + registerSigHandler: 注冊信號handler
  + hangup: 掛起主進程

進程抽象類Process

- attributes
  + type: 進程類型 master/worker
  + pid: 進程ID
  + pipeName: 管道名稱 
  + pipeMode: 管道模式
  + pipeDir: 管道存放路徑
  + pipeNamePrefix: 管道名稱前綴
  + pipePath: 管道生成路徑
  + readPipeType: 讀取管道數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)
  + workerExitFlag: 進程退出標志位
  + signal: 當前接受到的信號
  + hangupLoopMicrotime: 掛起間隔睡眠時間
- method
  + hangup: 掛起進程(抽象方法)
  + pipeMake: 創(chuàng)建管道
  + pipeWrite: 寫管道
  + pipeRead: 讀管道
  + clearPipe: 清理管道文件
  + stop: 進程exit

master實體類MasterProcess

- attributes
  + 
- method
  + hangup: 掛起進程

worker實體類MasterProcess

- attributes
  + 
- method
  + dispatchSig: 定義worker信號處理方式

最后我們需要做的就是優(yōu)雅的填充我們的代碼了。

項目地址 https://github.com/TIGERB/naruto

個人知識還有很多不足，如果有寫的不對的地方，希望大家及時指正。

THX~

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