PHP中完成進(jìn)程間通訊

PHP中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通訊

邱文宇  

本文將討論在PHP4環(huán)境下如何使用進(jìn)程間通訊機(jī)制——IPC(Inter-Process-Communication)。本文討論的軟件環(huán)境是linux+php4.0.4或更高版本。首先,我們假設(shè)你已經(jīng)裝好了PHP4和UNIX, 為了使得php4可以使用共享內(nèi)存和信號(hào)量，必須在編譯php4程序時(shí)激活shmop和sysvsem這兩個(gè)擴(kuò)展模塊。
實(shí)現(xiàn)方法：在PHP設(shè)定(configure)時(shí)加入如下選項(xiàng)。
--enable-shmop --enable-sysvsem  
這樣就使得你的PHP系統(tǒng)可以處理相關(guān)的IPC函數(shù)了。
IPC是什么？
IPC (Inter-process communication) 是一個(gè)Unix標(biāo)準(zhǔn)通訊機(jī)制，它提供了使得在同一臺(tái)主機(jī)不同進(jìn)程之間可以互相通訊的方法。基本的IPC處理機(jī)制有3種：它們分別是共享內(nèi)存、信號(hào)量和消息隊(duì)列。本文中我們主要討論共享內(nèi)存和信號(hào)量的使用。關(guān)于消息隊(duì)列，筆者在不久的將來(lái)還會(huì)專門(mén)介紹。
在PHP中使用共享內(nèi)存段
在不同的處理進(jìn)程之間使用共享內(nèi)存是一個(gè)實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間相互通訊的好方法。如果你在一個(gè)進(jìn)程中向所共享的內(nèi)存寫(xiě)入一段信息，那么所有其他的進(jìn)程也可以看到這段被寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。非常方便。在PHP中有了共享內(nèi)存的幫助，你可以實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程在運(yùn)行同一段PHP腳本時(shí)返回不同的結(jié)果�；�?qū)崿F(xiàn)對(duì)PHP同時(shí)運(yùn)行數(shù)量的實(shí)時(shí)查詢等等。
共享內(nèi)存允許兩個(gè)或者多個(gè)進(jìn)程共享一給定的存儲(chǔ)區(qū)。因?yàn)閿?shù)據(jù)不需要在客戶機(jī)和服務(wù)器之間復(fù)制，所以這是最快的一種IPC。使用共享內(nèi)存的唯一竅門(mén)是多個(gè)進(jìn)程對(duì)一給定存儲(chǔ)區(qū)的同步存取。
如何建立一個(gè)共享內(nèi)存段呢？下面的代碼可以幫你建立共享內(nèi)存。
$shm_id = shmop_open($key, $mode, $perm, $size);
注意，每個(gè)共享內(nèi)存段都有一個(gè)唯一的ID, 在PHP中，shmop_open會(huì)把建立好的共享內(nèi)存段的ID返回，這里我們用$shm_id記錄它。而$key是一個(gè)我們邏輯上表示共享內(nèi)存段的Key值。不同進(jìn)程只要選擇同一個(gè)Key id就可以共享同一段存儲(chǔ)段。習(xí)慣上我們用一個(gè)串（類似文件名一樣的東西）的散列值作為key id. $mode指明了共享內(nèi)存段的使用方式。這里由于是新建，因此值為’c’ –取create之意。如果你是訪問(wèn)已經(jīng)建立過(guò)的共享內(nèi)存那么請(qǐng)用’a’,-- 取access之意。$perm參數(shù)定義了訪問(wèn)的權(quán)限，8進(jìn)制，關(guān)于權(quán)限定義請(qǐng)看UNIX文件系統(tǒng)幫助。$size定義了共享內(nèi)存的大小。盡管有點(diǎn)象fopen(文件處理)你可不要當(dāng)它同文件處理一樣。后面的描述你將看到著一點(diǎn)。
例如：
$shm_id = shmop_open(0xff3, "c", 0644, 100);
這里我們打開(kāi)了一個(gè)共享內(nèi)存段 鍵值0xff3 –rw-r—r—格式，大小為100字節(jié)。
如果需要訪問(wèn)已有的共享內(nèi)存段，你必須在調(diào)用shmop_open中設(shè)第3、4個(gè)參數(shù)為0。
IPC工作狀態(tài)的查詢
在Unix下，你可以用一個(gè)命令行程序ipcs查詢系統(tǒng)所有的IPC資源狀態(tài)。不過(guò)有些系統(tǒng)要求需要超級(jí)用戶方能執(zhí)行。下圖是一段ipcs的運(yùn)行結(jié)果。  


上圖中系統(tǒng)顯示了4個(gè)共享內(nèi)存段，注意其中第4個(gè)鍵值為0x00000ff3的就是我們剛剛運(yùn)行過(guò)的PHP程序所創(chuàng)建的。關(guān)于ipcs的用法請(qǐng)參考UNIX用戶手冊(cè)。
如何釋放共享內(nèi)存呢
釋放共享內(nèi)存的辦法是調(diào)用PHP指令:shmop_delete($id)
shmop_delete($id);
$id 就是你調(diào)用shmop_open所存的shmop_op的返回值。還有一個(gè)辦法就是用UNIX的管理指令:
ipcrm id, id就是你用ipcs看到的ID.和你程序中的$id不一樣。不過(guò)要小心，如果你用ipcrm直接刪除共享內(nèi)存段那么有可能導(dǎo)致其他不知道這一情況的進(jìn)程在引用這個(gè)已經(jīng)不復(fù)存在的共享內(nèi)存器時(shí)出現(xiàn)一些不可預(yù)測(cè)的錯(cuò)誤(往往結(jié)果不妙)。
如何使用(讀寫(xiě))共享內(nèi)存呢
使用如下所示函數(shù)向共享內(nèi)存寫(xiě)入數(shù)據(jù)
int shmop_write (int shmid, string data, int offset)
其中shmid是用shmop_open返回的句柄。$Data變量存放了要存放的數(shù)據(jù)。$offset描述了寫(xiě)入從共享內(nèi)存的開(kāi)始第一個(gè)字節(jié)的位置（以0開(kāi)始）。
讀取操作是：
string shmop_read (int shmid, int start, int count)
同樣，指明$shmid,開(kāi)始偏移量（以0開(kāi)始）、總讀取數(shù)量。返回結(jié)果串。這樣，你就可以把共享內(nèi)存段當(dāng)作是一個(gè)字節(jié)數(shù)組。讀幾個(gè)再寫(xiě)幾個(gè)，想干嘛就干嘛，十分方便。
多進(jìn)程問(wèn)題的考慮
現(xiàn)在，在單獨(dú)的一�得到一庚e砦蟮氖�舅|�因为该段脑熸将之抠犐愑H詈籩蔥械慕�程的闹R藎�甚至是�?個(gè)進(jìn)程寫(xiě)入的數(shù)據(jù)輪流隨機(jī)出現(xiàn)的一段混合的四不象。這顯然是不能接受的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們必須引入互斥機(jī)制。互斥機(jī)制在很多操作系統(tǒng)的教材上都有專門(mén)講述，這里不多重復(fù)。實(shí)現(xiàn)互斥機(jī)制的最簡(jiǎn)單辦法就是使用信號(hào)燈。信號(hào)量是另外一種進(jìn)程間通訊(IPC)的方式，它同其他IPC機(jī)構(gòu)(管道、FIFO、消息隊(duì)列)不同。它是一個(gè)記數(shù)器，用于控制多進(jìn)程對(duì)共享數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。同樣的是你可以用ipcs和ipcrm實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈使用狀態(tài)的查詢和對(duì)其實(shí)現(xiàn)刪除操作。在PHP中你可以用下列函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)量并返回操作該信號(hào)量的句柄。如果該key指向的信號(hào)量已經(jīng)存在，sem_get直接返回操作該信號(hào)量的句柄。
int sem_get (int key [, int max_acquire ][, int perm]])
$max_acquire 指明同時(shí)最多可以用幾個(gè)進(jìn)程進(jìn)入該信號(hào)而不必等待該信號(hào)被釋放（也就是最大同時(shí)處理某一資源的進(jìn)程數(shù)目,一般該值均為一）。$perm指明了訪問(wèn)權(quán)限。
一旦你成功的擁有了一個(gè)信號(hào)量，你對(duì)它所能做的只有2種：請(qǐng)求、釋放。當(dāng)你執(zhí)行釋放操作時(shí), 系統(tǒng)將把該信號(hào)值減一。如果小于0那就還設(shè)為0。而當(dāng)你執(zhí)行請(qǐng)求操作時(shí)，系統(tǒng)將把該信號(hào)值加一，如果該值大于設(shè)定的最大值那么系統(tǒng)將掛起你的處理進(jìn)程直到其他進(jìn)程釋放到小于最大值為止。一般情況下最大值設(shè)為1,這樣一來(lái)當(dāng)一個(gè)進(jìn)程獲得請(qǐng)求時(shí)其他后面的進(jìn)程只能等待它退出互斥區(qū)后釋放信號(hào)量才能進(jìn)入該互斥區(qū)并同時(shí)設(shè)為獨(dú)占方式。這樣的信號(hào)量常稱為雙態(tài)信號(hào)量。當(dāng)然，如果初值是任意一個(gè)正數(shù)就表明有多少個(gè)共享資源單位可供共享應(yīng)用。
申請(qǐng)、釋放操作的PHP格式如下：
int sem_acquire (int sem_identifier) 申請(qǐng)
int sem_release (int sem_identifier) 釋放
其中sem_identifier是調(diào)用sem_get的返回值（句柄）。  
一個(gè)簡(jiǎn)單的互斥協(xié)議例子
下面是一段很簡(jiǎn)單的互斥操作規(guī)程。
$semid=sem_get(0xee3,1,0666);
$shm_id = shmop_open(0xff3, "c", 0644, 100);
sem_acquire($semid);�牐牐牐牐� //申請(qǐng)
/* 進(jìn)入臨界區(qū)*/
�牐犨@里，對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行處理
sem_release($semid); �牐牐牐牐�//釋放
正如你所看到的，互斥的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單：申請(qǐng)進(jìn)入臨界區(qū)，對(duì)臨界區(qū)資源進(jìn)行操作（比如修改共享內(nèi)存）退出臨界區(qū)并釋放信號(hào)。這樣一來(lái)就可以保證在同一個(gè)時(shí)間片中不可能有同時(shí)2個(gè)進(jìn)程對(duì)同一段共享內(nèi)存進(jìn)行操作。因?yàn)樾盘?hào)量機(jī)制保證一個(gè)時(shí)間片只能由一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入，其他進(jìn)程必須等待當(dāng)前處理的進(jìn)程完成后方能進(jìn)入。
臨界區(qū)一般是指那些不允許同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程并發(fā)處理的代碼段。
要注意的是:在PHP中必須由同一個(gè)進(jìn)程釋放它所占用的信號(hào)量。在一般系統(tǒng)中允許進(jìn)程釋放別的進(jìn)程占用的信號(hào)。在編寫(xiě)臨界區(qū)代碼一定要小心設(shè)計(jì)資源的分配，避免A等B，B等A的死鎖情況發(fā)生。  
運(yùn)�犛�
IPC的運(yùn)用是十分廣泛的。比如，在不同進(jìn)程間保存一個(gè)解釋過(guò)的復(fù)雜的配置文件、或具體設(shè)置的用戶等，以避免重復(fù)處理。我也曾經(jīng)用共享內(nèi)存的技術(shù)把一大批PHP腳本必須引用的一個(gè)很大的文件放入共享內(nèi)存，并由此顯著提升了Web服務(wù)的速度、消除了部分瓶頸。關(guān)于它的使用還有聊天室，多路廣播等等。IPC的威力取決于你的想象力的大小。如果本文對(duì)你有一點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)，那我不勝榮幸。愿意很你討論這令人入迷的電腦技術(shù)。Email: qwyaxm@163.net