PHP中完成進(jìn)程間通訊

PHP中實現(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)存和信號量，必須在編譯php4程序時激活shmop和sysvsem這兩個擴(kuò)展模塊。
實現(xiàn)方法：在PHP設(shè)定(configure)時加入如下選項。
--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Unix標(biāo)準(zhǔn)通訊機(jī)制，它提供了使得在同一臺主機(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、信號量和消息隊列。本文中我們主要討論共享內(nèi)存和信號量的使用。關(guān)于消息隊列，筆者在不久的將來還會專門介紹。
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)存是一個實現(xiàn)不同進(jìn)程之間相互通訊的好方法。如果你在一個進(jìn)程中向所共享的內(nèi)存寫入一段信息，那么所有其他的進(jìn)程也可以看到這段被寫入的數(shù)據(jù)。非常方便。在PHP中有了共享內(nèi)存的幫助，你可以實現(xiàn)不同進(jìn)程在運(yùn)行同一段PHP腳本時返回不同的結(jié)果�；�?qū)崿F(xiàn)對PHP同時運(yùn)行數(shù)量的實時查詢等等。
共享內(nèi)存允許兩個或者多個進(jìn)程共享一給定的存儲區(qū)。因為數(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)存的唯一竅門是多個進(jìn)程對一給定存儲區(qū)的同步存取。
如何建立一個共享內(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, $size);
注意，每個共享內(nèi)存段都有一個唯一的ID, 在PHP中，shmop_open會把建立好的共享內(nèi)存段的ID返回，這里我們用$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Key id就可以共享同一段存儲段。習(xí)慣上我們用一個串（類似文件名一樣的東西）的散列值作為key id. $mode指明了共享內(nèi)存段的使用方式。這里由于是新建，因此值為’c’ –取create之意。如果你是訪問已經(jīng)建立過的共享內(nèi)存那么請用’a’,-- 取access之意。$perm參數(shù)定義了訪問的權(quán)限，8進(jìn)制，關(guān)于權(quán)限定義請看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。
例如：
$shm_id = shmop_open(0xff3, "c", 0644, 100);
這里我們打開了一個共享內(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個參數(shù)為0。
IPC工作狀態(tài)的查詢
在Unix下，你可以用一個命令行程序ipcs查詢系統(tǒng)所有的IPC資源狀態(tài)。不過有些系統(tǒng)要求需要超級用戶方能執(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個共享內(nèi)存段，注意其中第4個鍵值為0x00000ff3的就是我們剛剛運(yùn)行過的PHP程序所創(chuàng)建的。關(guān)于ipcs的用法請參考UNIX用戶手冊。
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)程在引用這個已經(jīng)不復(fù)存在的共享內(nèi)存器時出現(xiàn)一些不可預(yù)測的錯誤(往往結(jié)果不妙)。
如何使用(讀寫)共享內(nèi)存呢
使用如下所示函數(shù)向共享內(nèi)存寫入數(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描述了寫入從共享內(nèi)存的開始第一個字節(jié)的位置（以0開始）。
讀取操作是：
string shmop_read (int shmid, int start, int count)
同樣，指明$shmid,開始偏移量（以0開始）、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)作是一個字節(jié)數(shù)組。讀幾個再寫幾個，想干嘛就干嘛，十分方便。
多進(jìn)程問題的考慮
現(xiàn)在，在單獨的一�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�?個進(jìn)程寫入的數(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。為了解決這個問題，我們必須引入互斥機(jī)制�；コ鈾C(jī)制在很多操作系統(tǒng)的教材上都有專門講述，這里不多重復(fù)。實現(xiàn)互斥機(jī)制的最簡單辦法就是使用信號燈。信號量是另外一種進(jìn)程間通訊(IPC)的方式，它同其他IPC機(jī)構(gòu)(管道、FIFO、消息隊列)不同。它是一個記數(shù)器，用于控制多進(jìn)程對共享數(shù)據(jù)的存儲。同樣的是你可以用ipcs和ipcrm實現(xiàn)對信號燈使用狀態(tài)的查詢和對其實現(xiàn)刪除操作。在PHP中你可以用下列函數(shù)創(chuàng)建一個新的信號量并返回操作該信號量的句柄。如果該key指向的信號量已經(jīng)存在，sem_get直接返回操作該信號量的句柄。
int sem_get (int key [, int max_acquire ][, int perm]])
$max_acquire 指明同時最多可以用幾個進(jìn)程進(jìn)入該信號而不必等待該信號被釋放（也就是最大同時處理某一資源的進(jìn)程數(shù)目,一般該值均為一）。$perm指明了訪問權(quán)限。
一旦你成功的擁有了一個信號量，你對它所能做的只有2種：請求、釋放。當(dāng)你執(zhí)行釋放操作時, 系統(tǒng)將把該信號值減一。如果小于0那就還設(shè)為0。而當(dāng)你執(zhí)行請求操作時，系統(tǒng)將把該信號值加一，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,這樣一來當(dāng)一個進(jìn)程獲得請求時其他后面的進(jìn)程只能等待它退出互斥區(qū)后釋放信號量才能進(jìn)入該互斥區(qū)并同時設(shè)為獨占方式。這樣的信號量常稱為雙態(tài)信號量。當(dāng)然，如果初值是任意一個正數(shù)就表明有多少個共享資源單位可供共享應(yīng)用。
申請、釋放操作的PHP格式如下：
int sem_acquire (int sem_identifier) 申請
int sem_release (int sem_identifier) 釋放
其中sem_identifier是調(diào)用sem_get的返回值（句柄）。  
一個簡單的互斥協(xié)議例子
下面是一段很簡單的互斥操作規(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
/* 進(jìn)入臨界區(qū)*/
�牐犨@里，對共享內(nèi)存進(jìn)行處理
sem_release($semid); �牐牐牐牐�//釋放
正如你所看到的，互斥的實現(xiàn)很簡單：申請進(jìn)入臨界區(qū)，對臨界區(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。這樣一來就可以保證在同一個時間片中不可能有同時2個進(jìn)程對同一段共享內(nèi)存進(jìn)行操作。因為信號量機(jī)制保證一個時間片只能由一個進(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有多個進(jìn)程并發(fā)處理的代碼段。
要注意的是:在PHP中必須由同一個進(jìn)程釋放它所占用的信號量。在一般系統(tǒng)中允許進(jìn)程釋放別的進(jìn)程占用的信號。在編寫臨界區(qū)代碼一定要小心設(shè)計資源的分配，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)程間保存一個解釋過的復(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。如果本文對你有一點點啟發(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