PHP socket初探 --- select系统调用

摘要：原文地址在初探先从一个简单的服务器开始中依次讲解了三个逐渐进步的服务器只能服务于一个客户端的服务器利用可以服务于多个客户端的额服务器利用预派生进程服务于多个客户端的服务器最后一种服务器的进程模型基本上的大概原理其实跟我们常用的是非常

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在＜PHP socket初探 --- 先从一个简单的socket服务器开始＞中依次讲解了三个逐渐进步的服务器：

只能服务于一个客户端的服务器

利用fork可以服务于多个客户端的额服务器

利用预fork派生进程服务于多个客户端的服务器

最后一种服务器的进程模型基本上的大概原理其实跟我们常用的apache是非常相似的．
其实这种模型最大的问题在于需要根据实际业务预估进程数量，依旧是需要大量进程来解决问题，可能会出现CPU浪费在进程间切换上，还有可能会出现惊群现象（简单理解就是100个进程在等带客户端连接，来了一个客户端但是所有进程都被唤醒了，但最终只有一个进程为这个客户端服务，其余99个白白折腾），那么，有没有一种解决方案可以使得少量进程服务于多个客户端呢？
答案就是在＜PHP socket初探 --- 关于IO的一些枯燥理论＞中提到的＂IO多路复用＂．多路是指多个客户端连接socket，复用就是指复用少数几个进程，多路复用本身依然隶属于同步通信方式，只是表现出的结果看起来像异步，这点值得注意．目前多路复用有三种常用的方案，依次是：

select，最早的解决方案

poll，算是select的升级版

epoll，目前的最终解决版，解决c10k问题的功臣

今天说的是select，这个东西本身是个Linux系统调用．在Linux中一切皆为文件，socket也不例外，每当Linux打开一个文件系统都会返回一个对应该文件的标记叫做文件描述符．文件描述符是一个非负整数，当文件描述数达到最大的时候，会重新回到小数重新开始（题外话：按照传统，一般情况下标准输入是0，标准输出是1，标准错误是2）．对文件的读写操作就是利用对文件描述符的读写操作．一个进程可以操作的文件描述符的数量是有限制的，不同系统有不同的数量，在linux中，可以通过调整ulimit来调整控制．
先通过一个简单的例子说明下select的作用和功能．双11到了，你给少林足球队买了很多很多球鞋，分别有10个快递给你运送，然后你就不断地电话询问这10个快递员，你觉得有点儿累．阿梅很心疼你，于是阿梅就说："这事儿你不用管了，你去专心练大力金刚腿吧，等任何一个快递到了，我告诉你"．当其中一个快递来了后，阿梅就喊你：＂下来啦，有快递！＂，但是，这个阿梅比较缺心眼，她不告诉你是具体哪双鞋子的快递，只告诉你有快递到了．所以，你只能依次查询一遍所有快递单的状态才能确认是哪个签收了．
上面这个例子通过结合术语演绎一遍就是，你就是服务器软件，阿梅就是select，10个快递就是10个客户端（也就是10个连接socket fd）．阿梅负责替你管理着这10个连接socket fd，当其中任何一个fd有反应了也就是可以读数据或可以发送数据了，阿梅（select）就会告诉你有可以读写的fd了，但是阿梅（select）不会告诉你是哪个fd可读写，所以你必须轮循所有fd来看看是哪个fd，是可读还是可写．
是时候机械记忆一波儿了：
当你启动select后，需要将三组不同的socket fd加入到作为select的参数，传统意义上这种fd的集合就叫做fd_set，三组fd_set依次是可读集合，可写集合，异常集合．三组fd_set由系统内核来维护，每当select监控管理的三个fd_set中有可读或者可写或者异常出现的时候，就会通知调用方．调用方调用select后，调用方就会被select阻塞，等待可读可写等事件的发生．一旦有了可读可写或者异常发生，需要将三个fd_set从内核态全部copy到用户态中，然后调用方通过轮询的方式遍历所有fd，从中取出可读可写或者异常的fd并作出相应操作．如果某次调用方没有理会某个可操作的fd，那么下一次其余fd可操作时，也会再次将上次调用方未处理的fd继续返回给调用方，也就是说去遍历fd的时候，未理会的fd依然是可读可写等状态，一直到调用方理会．
上面都是我个人的理解和汇总，有错误可以指出，希望不会误人子弟．下面通过php代码实例来操作一波儿select系统调用．在php中，你可以通过stream_select或者socket_select来操作select系统调用，下面演示socket_select进行代码演示：

 0 ){
    // 判断listen_socket有没有发生变化，如果有就是有客户端发生连接操作了
    if( in_array( $listen_socket, $read ) ){
      // 将客户端socket加入到client数组中
      $client_socket = socket_accept( $listen_socket );
      $client[] = $client_socket;
      // 然后将listen_socket从read中去除掉
      $key = array_search( $listen_socket, $read );
      unset( $read[ $key ] );
    }
    // 查看去除listen_socket中是否还有client_socket
    if( count( $read ) > 0 ){
      $msg = "hello world";
      foreach( $read as $socket_item ){
      // 从可读取的fd中读取出来数据内容，然后发送给其他客户端
      $content = socket_read( $socket_item, 2048 );
      // 循环client数组，将内容发送给其余所有客户端
      foreach( $client as $client_socket ){
        // 因为client数组中包含了 listen_socket 以及当前发送者自己socket，所以需要排除二者
        if( $client_socket != $listen_socket && $client_socket != $socket_item ){
          socket_write( $client_socket, $content, strlen( $content ) );
        }
      }
      }
    }
  } 
  // 当select没有监听到可操作fd的时候，直接continue进入下一次循环
  else {
    continue;
  }
  
}

将文件保存为server.php，然后执行php server.php运行服务，同时再打开三个终端，执行telnet 127.0.0.1 9999，然后在任何一个telnet终端中输入"I am DOG!"，再看其他两个telnet窗口，是不是感觉很屌？
不完全截图图下：

还没意识到问题吗？如果我们看到有三个telnet客户端连接服务器并且可以彼此之间发送消息，但是我们只用了一个进程就可以服务三个客户端，如果你愿意，可以开更多的telnet，但是服务器只需要一个进程就可以搞定，这就是IO多路复用diao的地方！
最后，我们重点解析一些socket_select函数，我们看下这个函数的原型：

int socket_select ( array &$read , array &$write , array &$except , int $tv_sec [, int $tv_usec = 0 ] )

值得注意的是$read，$write，$except三个参数前面都有一个&，也就是说这三个参数是引用类型的，是可以被改写内容的．在上面代码案例中，服务器代码第一次执行的时候，我们要把需要监听的所有fd全部放到了read数组中，然而在当系统经历了select后，这个数组的内容就会发生改变，由原来的全部read fds变成了只包含可读的read fds，这也就是为什么声明了一个client数组，然后又声明了一个read数组，然后read = client．如果我们直接将client当作socket_select的参数，那么client数组内容就被修改．假如有5个用户保存在client数组中，只有1个可读，在经过socket_select后client中就只剩下那个可读的fd了，其余4个客户端将会丢失，此时客户端的表现就是连接莫名其妙发生丢失了．

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