PHP 命令行方式實現異步多進程模式的任務處理

Invoker 發布于2019-07-01 11:15 / 1010人閱讀

摘要：定義任務處理方法。讀取來自命令行的參數，開始執行任務。該函數有兩個參數和，是引用類型，用來存儲子進程的狀態，有兩個可選常量，分別表示不等待子進程結束立即返回和等待子進程結束。

用PHP來實現異步任務一直是個難題，現有的解決方案中：PHP知名的異步框架有 swoole 和 Workerman，但都是無法在 web 環境中直接使用的，即便強行搭建 web 環境，異步調用也是使用多進程模式實現的。但有時真的不需要用啟動服務的方式，讓服務端一直等待客戶端消息，何況中間還不能改動服務端代碼。本文就介紹一下不使用任何框架和第三方庫的情況下，在 CLI 環境中如何實現多進程以及在web環境中的異步調用。

在 web 環境的異步調用

常用的方式有兩種

1. 使用 socket 連接

這種方式就是典型的C/S架構，需要有服務端支持。

// 1. 創建socket套接字
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
// 2. 進行socket連接
socket_connect($socket, "127.0.0.1", "3939");
//socket_set_nonblock($socket); // 以非阻塞模式運行，由于在客戶端不實用，所以這里不考慮
// 3. 向服務端發送請求
socket_write($socket, $request, strlen($request));
// 4. 接受服務端的回應消息（忽略非阻塞的情況，如果服務端不是提供異步服務，那這一步可以省略）
$recv = socket_read($socket, 2048);
// 5. 關閉socket連接
socket_close($socket);

2. 使用 popen 打開進程管道

這種方式是使用操作系統命令，由操作系統直接執行。
本文討論的異步調用就是使用這種方式。

$sf = "/path/to/cli_async_task.php"; //要執行的腳本文件
$op = "call"; //腳本文件接收的參數1
$data = base64_encode(serialize(["TestTask", "arg1", "arg2"])); //腳本文件接收的參數2
pclose(popen("php "$sf" --op $op --data $data &", "r")); //打開之后接著就關閉進程管道，讓該進程以守護模式運行
echo PHP_EOL."異步任務已執行。".PHP_EOL;

這種方式的優點就是：一步解決，當前進程不需要任何開銷。
缺點也很明顯：無法跟蹤任務腳本的運行狀態。
所以重頭戲會是在執行任務的腳本文件上，下面就介紹任務處理和多進程的實現方式。

在 CLI 環境的多進程任務處理

注意：多進程模式僅支持Linux，不支持Windows！！

這里會從0開始（未使用任何框架和類庫）介紹每一個步驟，~~最后會附帶一份完整的代碼~~。

1. 創建腳本

任何腳本不可忽視的地方就是錯誤處理。所以寫一個任務處理腳本首先就是寫錯誤處理方式。

在PHP中就是調用 set_exception_handler set_error_handler register_shutdown_function 這三個函數，然后寫上自定義的處理方法。

接著是定義自動加載函數 spl_autoload_register 免去每使用一個新類都要 require / include 的煩惱。

定義日志操作方法。

定義任務處理方法。

讀取來自命令行的參數，開始執行任務。

2. 多進程處理

PHP 創建多進程是使用 pcntl_fork 函數，該函數會 fork 一份當前進程（影分身術），于是就有了兩個進程，當前進程是主進程（本體），fork 出的進程是子進程（影分身）。需要注意的是兩個進程代碼環境是一樣的，兩個進程都是執行到了 pcntl_fork 函數位置。區別就是 getmypid 獲得的進程號不一樣，最重要的區分是當調用 pcntl_fork函數時，子進程獲得的返回值是 0，而主進程獲得的是子進程的進程號 pid。

好了，當我們知道誰是子進程后，就可以讓該子進程執行任務了。

那么主進程是如何得知子進程的狀態呢？
使用 pcntl_wait。該函數有兩個參數 $status 和 $options ，$status 是引用類型，用來存儲子進程的狀態，$options 有兩個可選常量WNOHANG| WUNTRACED，分別表示不等待子進程結束立即返回和等待子進程結束。很明顯使用WUNTRACED會阻塞主進程。（也可以使用 pcntl_waitpid 函數獲取特定 pid 子進程狀態）

在多進程中，主進程要做的就是管理每個子進程的狀態，否則子進程很可能無法退出而變成僵尸進程。

關于多進程間的消息通信
這一塊需要涉及具體的業務邏輯，所以只能簡單的提一下。不考慮使用第三方比如 redis 等服務的情況下，PHP原生可以實現就是管道通信和共享內存等方式。實現起來都比較簡單，缺點就是可使用的數據容量有限，只能用簡單文本協議交換數據。

如何手動結束所有進程任務
如果多進程處理不當，很可能導致進程任務卡死，甚至占用過多系統資源，此時只能手動結束進程。
除了一個個的根據進程號來結束，還有一個快速的方法是首先在任務腳本里自定義進程名稱，就是調用cli_set_process_title函數，然后在命令行輸入：ps aux|grep cli_async_worker |grep -v grep|awk "{print $2}"|xargs kill -9 （里面的 cli_async_worker 就是自定義的進程名稱），這樣就可以快速結束多進程任務了。

~~未完待續...~~

以下是完整的任務執行腳本代碼：
可能無法直接使用，需要修改的地方有：

自動加載任務類的方法（默認是加載腳本目錄中以Task結尾的文件）

其他的如：錯誤和日志處理方式和文本格式就隨意吧...

如果命名管道文件設置有錯誤，可能導致進程假死，你可能需要手動刪除進程管道通信的代碼。

多進程的例子：execAsyncTask("multi", [ "test" => ["a", "b", "c"], "grab" => [["url" => "https://www.baidu.com", "callback" => "http://localhost"]] ]);。執行情況可以在日志文件中查看。execAsyncTask函數參考【__使用popen打開進程管道__】。

[%s] %s (%s)". "
". "%s",
        $time, $e->getMessage(), $e->getCode(), $e->getTraceAsString()
    );
    file_put_contents(TASK_LOGS_PATH ."/exception-".date("Ymd").".log", $msg.PHP_EOL, FILE_APPEND|LOCK_EX);
});
set_error_handler(function($errno, $errmsg, $filename, $line) {
    if (!(error_reporting() & $errno)) return;
    ob_start();
    debug_print_backtrace();
    $backtrace = ob_get_contents(); ob_end_clean();
    $datetime = date("Y-m-d H:i:s", time());
    $msg = << $header) {
            if (!is_numeric($_k)) 
                $header = sprintf("%s: %s", $_k, $header);
            $_headers .= $header . "
";
        }
    }
    $headers = "Connection: close
" . $_headers;
    $opts = array(
        "http" => array(
            "method" => strtoupper(@$job["method"] ?: "get"),
            "content" => @$job["data"] ?: null,
            "header" => $headers,
            "user_agent" => @$job["args"]["user_agent"] ?: "HTTPGRAB/1.0 (compatible)",
            "proxy" => @$job["args"]["proxy"] ?: null,
            "timeout" => intval(@$job["args"]["timeout"] ?: 120),
            "protocol_version" => @$job["args"]["protocol_version"] ?: "1.1",
            "max_redirects" => 3,
            "ignore_errors" => true
        )
    );
    $ret = @file_get_contents($url, false, stream_context_create($opts));
    //debug_log($url." -->".strlen($ret));
    if ($ret and isset($job["callback"])) {
        $postdata = http_build_query(array(
                "msg_id" => @$job["msg_id"] ?: 0,
                "url" => @$job["url"],
                "result" => $ret
            ));
        $opts = array(
            "http" => array(
                "method" => "POST",
                "header" => "Content-type:application/x-www-form-urlencoded". "
",
                "content" => $postdata,
                "timeout" => 30
            )
        );
        file_get_contents($job["callback"], false, stream_context_create($opts));
        //debug_log(json_encode(@$http_response_header));
        //debug_log($job["callback"]." -->".$ret2);
    }
    
    return $ret;
}

function clean($tmpdirs, $expires=3600*24*7) {
    $ret = [];
    foreach ((array)$tmpdirs as $tmpdir) {
        $ret[$tmpdir] = 0;
        foreach (glob($tmpdir.DIRECTORY_SEPARATOR."*") as $_file) {
            if (fileatime($_file) < (time()-$expires)) {
                if (@unlink($_file)) $ret[$tmpdir]++;
            }
        }
    }
    return $ret;
}

function backup($file, $dest) {
    $zip = new ipArchive();
    if (!$zip->open($file, ipArchive::CREATE)) {
        return false;
    }
    _backup_dir($zip, $dest);
    
    $zip->close();
    return $file;
}
function _backup_dir($zip, $dest, $sub="") {
    $dest = rtrim($dest, DIRECTORY_SEPARATOR) . DIRECTORY_SEPARATOR;
    $sub = rtrim($sub, DIRECTORY_SEPARATOR) . DIRECTORY_SEPARATOR;
    $dir = opendir($dest);
    if (!$dir) return false;
    while (false !== ($file = readdir($dir))) {
        if (is_file($dest . $file)) {
            $zip->addFile($dest . $file, $sub . $file);
        } else {
            if ($file != "." and $file != ".." and is_dir($dest . $file)) {
                //$zip->addEmptyDir($sub . $file . DIRECTORY_SEPARATOR);
                _backup_dir($zip, $dest . $file, $file);
            }
        }
    }
    closedir($dir);
    return true;
}


function execute_task($op, $data) {
    debug_log("Start...");
    $t1 = microtime(true);
    switch($op) {
    case "call": //執行任務腳本類
        $cmd = $data;
        if (is_string($cmd) and class_exists($cmd)) $cmd = new $cmd;
        elseif (is_array($cmd)) {
            if (is_string($cmd[0]) and class_exists($cmd[0])) $cmd[0] = new $cmd[0];
        }
        $ret = call($cmd);
        break;
    case "grab": //抓取網頁
        if (is_string($data)) $data = ["url" => $data];
        if (is_array($data)) $ret = grab($data);
        else throw new Exception("無效的命令參數！");
        break;
    case "clean": //清理緩存文件夾:dirs 需要清理的文件夾列表，expires 過期時間（秒，默認7天）
        if (isset($data["dirs"])) {
            $ret = clean($data["dirs"], @$data["expires"]);
        } else {
            $ret = clean($data);
        }
        break;
    case "backup": //備份文件:zip 備份到哪個zip文件，dest 需要備份的文件夾
        if (isset($data["zip"]) and is_dir($data["dest"]))
            $ret = backup($data["zip"], $data["dest"]);
        else
            throw new Exception("沒有指定需要備份的文件！");
        break;
    case "require": //加載腳本文件
        if (is_file($data)) $ret = require($data);
        else throw new Exception("不是可請求的文件！");
        break;
    case "test":
        sleep(rand(1, 5));
        $ret = ucfirst(strval($data)). ".PID:". getmypid();
        break;
    case "multi": //多進程處理模式
        $results = $childs = [];
        $fifo = TASK_LOGS_PATH . DIRECTORY_SEPARATOR . "pipe.". posix_getpid();
        if (!file_exists($fifo)) {
            if (!posix_mkfifo($fifo, 0666)) { //開啟進程數據通信管道
                throw new Exception("make pipe failed!");
            }
        }
        //$shmid = shmop_open(ftok(__FILE__, "h"), "c", 0644, 4096); //共享內存
        //shmop_write($shmid, serialize([]), 0);
        //$data = unserialize(shmop_read($shmid, 0, 4096));
        //shmop_delete($shmid);
        //shmop_close($shmid);
        foreach($data as $_op => $_datas) {
            $_datas = (array)$_datas; //data 格式為數組表示一個 op 有多個執行數據
            foreach($_datas as $_data) {
                $pid = pcntl_fork();
                if ($pid == 0) { //子進程中執行任務
                    $_ret = execute_task($_op, $_data);
                    $_pid = getmypid();
                    $pipe = fopen($fifo, "w"); //寫
                    //stream_set_blocking($pipe, false);
                    $_ret = serialize(["pid" => $_pid, "op" => $_op, "args" => $_data, "result" => $_ret]);
                    if (strlen($_ret) > 4096) //寫入管道的數據最大4K
                        $_ret = serialize(["pid" => $_pid, "op" => $_op, "args" => $_data, "result" => "[RESPONSE_TOO_LONG]"]);
                    //debug_log("write pipe: ".$_ret);
                    fwrite($pipe, $_ret.PHP_EOL);
                    fflush($pipe);
                    fclose($pipe);
                    exit(0); //退出子進程
                } elseif ($pid > 0) { //主進程中記錄任務
                    $childs[] = $pid;
                    $results[$pid] = 0;
                    debug_log("fork by child: ".$pid);
                    //pcntl_wait($status, WNOHANG);
                } elseif ($pid == -1) {
                    throw new Exception("could not fork at ". getmygid());
                }
            }
        }
        $pipe = fopen($fifo, "r+"); //讀
        stream_set_blocking($pipe, true); //阻塞模式，PID與讀取的管道數據可能會不一致。
        $n = 0;
        while(count($childs) > 0) {
            foreach($childs as $i => $pid) {
                $res = pcntl_waitpid($pid, $status, WNOHANG);
                if (-1 == $res || $res > 0) {
                    $_ret = @unserialize(fgets($pipe)); //讀取管道數據
                    $results[$pid] = $_ret;
                    unset($childs[$i]);
                    debug_log("read child: ".$pid . " - " . json_encode($_ret, 64|256));
                }
                if ($n > 1000) posix_kill($pid, SIGTERM); //超時（10分鐘）結束子進程
            }
            usleep(200000); $n++;
        }
        debug_log("child process completed.");
        @fclose($pipe);
        @unlink($fifo);
        $ret = json_encode($results, 64|256);
        break;
    default:
        throw new Exception("沒有可執行的任務！");
        break;
    }
    $t2 = microtime(true);
    $times = round(($t2 - $t1) * 1000, 2);
    $log = sprintf("[%s] %s --> (%s) %sms", strtoupper($op), 
        @json_encode($data, 64|256), @strlen($ret)<65?$ret:@strlen($ret), $times);
    debug_log($log);
    return $ret;
}


// 讀取 CLI 命令行參數
$params = getopt("", array("op:", "data:"));
$op = $params["op"];
$data = unserialize(base64_decode($params["data"]));
// 開始執行任務
execute_task($op, $data);



function __autoload($classname) {
    $parts = explode("", ltrim($classname, ""));
    if (false !== strpos(end($parts), "_")) {
        array_splice($parts, -1, 1, explode("_", current($parts)));
    }
    $filename = implode(DIRECTORY_SEPARATOR, $parts) . ".php";
    if ($filename = stream_resolve_include_path($filename)) {
        include $filename;
    } else if (preg_match("/.*Task$/", $classname)) { //查找以Task結尾的任務腳本類
        include TASK_PATH . DIRECTORY_SEPARATOR . $classname . ".php";
    } else {
        return false;
    }
}

GPU云服務器云服務器 ubuntu命令行模式行命令處理 centos進入命令行模式 php 異步進程

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