PHP进程及进程间通信

摘要：扩展完成兼容机通用如获取进程杀死进程等。扩展实现方式的进程间通信之消息队列。四进程间通信通常中的进程通信方式有消息队列信号量共享内存信号管道。下面这个例子中，父进程等待秒钟，向子进程发送信号。子进程捕获信号，掉信号处理函数处理。

进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。换句话说就是，在系统调度多个cpu的时候，一个程序的基本单元。进程对于大多数的语言都不是一个陌生的概念，作为"世界上最好的语言PHP"当然也例外。

php中的进程是以扩展的形式来完成。通过这些扩展，我们能够很轻松的完成进程的一系列动作。

pcntl扩展：主要的进程扩展，完成进程创建于等待操作。

posix扩展：完成posix兼容机通用api,如获取进程id,杀死进程等。

sysvmsg扩展：实现system v方式的进程间通信之消息队列。

sysvsem扩展：实现system v方式的信号量。

sysvshm扩展：实现system v方式的共享内存。

sockets扩展：实现socket通信。

这些扩展只能在linux/mac中使用，window下是不支持。最后建议php版本为5.5+。

相关代码：进程相关代码

一个简单的PHP多进程例子，该例子中，一个子进程，一个父进程。子进程输出5次，退出程序。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}
";
$childList = array();
$pid = pcntl_fork();
if ( $pid == -1) {
    // 创建失败
    exit("fork progress error!
");
} else if ($pid == 0) {
    // 子进程执行程序
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        echo "({$pid})child progress is running! {$i} 
";
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
    exit("({$pid})child progress end!
");
} else {
    // 父进程执行程序
    $childList[$pid] = 1;
}
// 等待子进程结束
pcntl_wait($status);
echo "({$parentPid})main progress end!";

完美，终于创建了一个子进程，一个父进程。完了么？没有，各个进程之间相互独立的，没有任何交集，使用范围严重受到现在。怎么办，哪就进程间通信(interprogress communication)呗。

通常linux中的进程通信方式有：消息队列、信号量、共享内存、信号、管道、socket。

消息队列是存放在内存中的一个队列。如下代码将创建3个生产者子进程，2个消费者子进程。这5个进程将通过消息队列通信。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}
";$childList = array();
// 创建消息队列,以及定义消息类型(类似于数据库中的库)
$id = ftok(__FILE__,"m");
$msgQueue = msg_get_queue($id);
const MSG_TYPE = 1;
// 生产者
function producer(){
    global $msgQueue;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        $str = "({$pid})progress create! {$i}";
        msg_send($msgQueue,MSG_TYPE,$str);
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
}
// 消费者
function consumer(){
    global $msgQueue;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 6;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        $rel = msg_receive($msgQueue,MSG_TYPE,$msgType,1024,$message);
        echo "{$message} | consumer({$pid}) destroy 
";
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
}
function createProgress($callback){
    $pid = pcntl_fork();
    if ( $pid == -1) {
        // 创建失败
        exit("fork progress error!
");
    } else if ($pid == 0) {
        // 子进程执行程序
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid})child progress end!
");
    }else{
        // 父进程执行程序
        return $pid;
    }
}
// 3个写进程
for ($i = 0; $i < 3; $i ++ ) {
    $pid = createProgress("producer");
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create producer child progress: {$pid} 
";
}
// 2个写进程
for ($i = 0; $i < 2; $i ++ ) {
    $pid = createProgress("consumer");
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create consumer child progress: {$pid} 
";
}
// 等待所有子进程结束
while(!empty($childList)){
    $childPid = pcntl_wait($status);
    if ($childPid > 0){
        unset($childList[$childPid]);
    }
}
echo "({$parentPid})main progress end!
";

由于消息队列去数据是，只有一个进程能去到，所以不需要额外的锁或信号量。

信号量：是系统提供的一种原子操作，一个信号量，同时只有你个进程能操作。一个进程获得了某个信号量，就必须被该进程释放掉。

共享内存：是系统在内存中开辟的一块公共的内存区域，任何一个进程都可以访问，在同一时刻，可以有多个进程访问该区域，为了保证数据的一致性，需要对该内存区域加锁或信号量。

以下，创建多个进程修改内存中的同一个值。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}
";
$childList = array();

// 创建共享内存,创建信号量,定义共享key
$shm_id = ftok(__FILE__,"m");
$sem_id = ftok(__FILE__,"s");
$shareMemory = shm_attach($shm_id);
$signal = sem_get($sem_id);
const SHARE_KEY = 1;
// 生产者
function producer(){
    global $shareMemory;
    global $signal;
    $pid = posix_getpid();
    $repeatNum = 5;
    for ( $i = 1; $i <= $repeatNum; $i++) {
        // 获得信号量
        sem_acquire($signal);
        
        if (shm_has_var($shareMemory,SHARE_KEY)){
            // 有值,加一
            $count = shm_get_var($shareMemory,SHARE_KEY);
            $count ++;
            shm_put_var($shareMemory,SHARE_KEY,$count);
            echo "({$pid}) count: {$count}
";
        }else{
            // 无值,初始化
            shm_put_var($shareMemory,SHARE_KEY,0);
            echo "({$pid}) count: 0
";
        }
        // 用完释放
        sem_release($signal);
        
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
}
function createProgress($callback){
    $pid = pcntl_fork();
    if ( $pid == -1) {
        // 创建失败
        exit("fork progress error!
");
    } else if ($pid == 0) {
        // 子进程执行程序
        $pid = posix_getpid();
        $callback();
        exit("({$pid})child progress end!
");
    }else{
        // 父进程执行程序
        return $pid;
    }
}
// 3个写进程
for ($i = 0; $i < 3; $i ++ ) {
    $pid = createProgress("producer");
    $childList[$pid] = 1;
    echo "create producer child progress: {$pid} 
";
}
// 等待所有子进程结束
while(!empty($childList)){
    $childPid = pcntl_wait($status);
    if ($childPid > 0){
        unset($childList[$childPid]);
    }
}
// 释放共享内存与信号量
shm_remove($shareMemory);
sem_remove($signal);
echo "({$parentPid})main progress end!
";

信号是一种系统调用。通常我们用的kill命令就是发送某个信号给某个进程的。具体有哪些信号可以在liunx/mac中运行kill -l查看。下面这个例子中，父进程等待5秒钟，向子进程发送sigint信号。子进程捕获信号，掉信号处理函数处理。

$parentPid = posix_getpid();
echo "parent progress pid:{$parentPid}
";

// 定义一个信号处理函数
function sighandler($signo) {
    $pid = posix_getpid();
    echo "{$pid} progress,oh no ,I"m killed!
";
    exit(1);
}

$pid = pcntl_fork();
if ( $pid == -1) {
    // 创建失败
    exit("fork progress error!
");
} else if ($pid == 0) {
    // 子进程执行程序
    // 注册信号处理函数
    declare(ticks=10);
    pcntl_signal(SIGINT, "sighandler");
    $pid = posix_getpid();
    while(true){
        echo "{$pid} child progress is running!
";
        sleep(1);
    }
    exit("({$pid})child progress end!
");
}else{
    // 父进程执行程序
    $childList[$pid] = 1;
    // 5秒后,父进程向子进程发送sigint信号.
    sleep(5);
    posix_kill($pid,SIGINT);
    sleep(5);
}
echo "({$parentPid})main progress end!
";

管道是比较常用的多进程通信手段，管道分为无名管道与有名管道，无名管道只能用于具有亲缘关系的进程间通信，而有名管道可以用于同一主机上任意进程。这里只介绍有名管道。下面的例子，子进程写入数据，父进程读取数据。

// 定义管道路径,与创建管道
$pipe_path = "/data/test.pipe";
if(!file_exists($pipe_path)){
    if(!posix_mkfifo($pipe_path,0664)){
        exit("create pipe error!");
    }
}
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){
    // 子进程,向管道写数据
    $file = fopen($pipe_path,"w");
    while (true){
        fwrite($file,"hello world");
        $rand = rand(1,3);
        sleep($rand);
    }
    exit("child end!");
}else{
    // 父进程,从管道读数据
    $file = fopen($pipe_path,"r");
    while (true){
        $rel = fread($file,20);
        echo "{$rel}
";
        $rand = rand(1,2);
        sleep($rand);
    }
}

socket即我们常说的套接字编程。这个待补充。