[转]php进程间通信--信号量与共享内存

 

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首先我们来讲解一下，php如何实现共享内存。（注意:本示例是在linux下，请勿在windows下尝试此代码，并且必须是在php-cli模式下）

　　php提供了两种实现共享内存的扩展。下面我们来一一讲解。

　　一、shmop 系类函数

1 <?php
 2 /**
 3  * author: NickBai
 4  * createTime: 2016/12/5 0005 上午 9:17
 5  */
 6 $shm_key = ftok(__FILE__, 't');
 7 
 8 /**
 9 开辟一块共享内存
10 
11 int $key , string $flags , int $mode , int $size
12 $flags: a:访问只读内存段
13 c:创建一个新内存段，或者如果该内存段已存在，尝试打开它进行读写
14 w:可读写的内存段
15 n:创建一个新内存段，如果该内存段已存在，则会失败
16 $mode: 八进制格式  0655
17 $size: 开辟的数据大小 字节
18 
19  */
20 
21 $shm_id = shmop_open($shm_key, "c", 0655, 1024);
22 
23 /**
24  * 写入数据 数据必须是字符串格式 , 最后一个指偏移量
25  * 注意：偏移量必须在指定的范围之内，否则写入不了
26  *
27  */
28 $size = shmop_write($shm_id, 'hello world', 0);
29 echo "write into {$size}";
30 
31 #读取的范围也必须在申请的内存范围之内,否则失败
32 $data = shmop_read($shm_id, 0, 100);
33 var_dump($data);
34 
35 #删除 只是做一个删除标志位，同时不在允许新的进程进程读取，当在没有任何进程读取时系统会自动删除
36 shmop_delete($shm_id);
37 
38 #关闭该内存段
39 shmop_close($shm_id);

　　注意两点：

　　1、shmop_read 函数 第2个参数 是读取的起始位置，第3个参数是要读取的长度，如果你要读取的长度小于信息长度，原信息会被截断成你指定的长度。

　　2、shmop_write 函数 仅可写 字符串 内容!

 

　　二、用 Semaphore 扩展中的 sem 类函数 （用起来更方便，类似 key-value 格式）

<?php
/**
 * author: NickBai
 * createTime: 2016/12/5 0005 上午 9:28
 */
// Get the file token key
$key = ftok(__FILE__, 'a');
$shar_key = 1;

// 创建一个共享内存
$shm_id = shm_attach($key, 1024, 0666); // resource type
if ($shm_id === false) {
    die('Unable to create the shared memory segment' . PHP_EOL);
}

#设置一个值
shm_put_var($shm_id, $shar_key, 'test');

#删除一个key
//shm_remove_var($shm_id, $shar_key);

#获取一个值
$value = shm_get_var($shm_id,  $shar_key);
var_dump($value);

#检测一个key是否存在
// var_dump(shm_has_var($shm_id,  $shar_key));

#从系统中移除
shm_remove($shm_id);

#关闭和共享内存的连接
shm_detach($shm_id);

　　shm_put_var 第三个参数 写入的值 是一个混合类型，所以没有shmop_write的局限性。

　　注意：$shar_key 只能是 int 型的参数。

 

　　介绍完了php如何创建、操作共享内存，下面我们来看一下，他们如何在进程间通信发挥作用吧。

1 <?php
 2 /**
 3  * author: NickBai
 4  * createTime: 2016/12/5 0005 上午 10:26
 5  */
 6 
 7 //共享内存通信
 8 
 9 //1、创建共享内存区域
10 $shm_key = ftok(__FILE__, 't');
11 $shm_id = shm_attach( $shm_key, 1024, 0655 );
12 const SHARE_KEY = 1;
13 $childList = [];
14 
15 //2、开3个进程 读写 该内存区域
16 for( $i = 0; $i < 3; $i++ ){
17 
18     $pid = pcntl_fork();
19     if( $pid == -1 ){
20         exit('fork fail!' . PHP_EOL);
21     }else if( $pid == 0 ){
22 
23         //子进程从共享内存块中读取 写入值 +1 写回
24         if ( shm_has_var($shm_id, SHARE_KEY) ){
25             // 有值,加一
26             $count = shm_get_var($shm_id, SHARE_KEY);
27             $count ++;
28             //模拟业务处理逻辑延迟
29             $sec = rand( 1, 3 );
30             sleep($sec);
31 
32             shm_put_var($shm_id, SHARE_KEY, $count);
33         }else{
34             // 无值,初始化
35             $count = 0;
36             //模拟业务处理逻辑延迟
37             $sec = rand( 1, 3 );
38             sleep($sec);
39 
40             shm_put_var($shm_id, SHARE_KEY, $count);
41         }
42 
43         echo "child process " . getmypid() . " is writing ! now count is $count\n";
44 
45         exit( "child process " . getmypid() . " end!\n" );
46     }else{
47         $childList[$pid] = 1;
48     }
49 }
50 
51 // 等待所有子进程结束
52 while( !empty( $childList ) ){
53     $childPid = pcntl_wait( $status );
54     if ( $childPid > 0 ){
55         unset( $childList[$childPid] );
56     }
57 }
58 
59 //父进程读取共享内存中的值
60 $count = shm_get_var($shm_id, SHARE_KEY);
61 echo "final count is " . $count . PHP_EOL;
62 
63 
64 //3、去除内存共享区域
65 #从系统中移除
66 shm_remove($shm_id);
67 #关闭和共享内存的连接
68 shm_detach($shm_id);

　　逻辑很简单，开启3个进程，对同一个共享内存中的数据进行读写。有一个count的值，如果读到就+1,下面我们看一下运行结果：

​​​​

　　从结果中我们可以看到，最终的 count 的值还是0。这是为什么呢？简单分析一下，不难发现，当我们开启创建进程的时候，3个子进程同时打开了 共享内存区域，此时他们几乎是同步的，所以读到的信息都是没有count值，此时他们执行自己的业务

逻辑然后将 count 为0的结果写入内存区域。这并不是我们想要的结果，三个子进程互相抢占了资源，这是不合理的，那怎么规避这个问题呢？答案是通过 信号量 ！

 

　　信号量

　　信号量是什么？ 信号量 ： 又称为信号灯、旗语 用来解决进程（线程同步的问题），类似于一把锁，访问前获取锁（获取不到则等待），访问后释放锁。

　　举一个生活中的例子：以一个停车场的运作为例。简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆直接进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口

处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入外面的一辆进去，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用

　　下面我们来看一下信号量的几个函数：

1 <?php
 2 $key=ftok(__FILE__,'t');
 3 
 4 /**
 5  * 获取一个信号量资源
 6  int $key [, int $max_acquire = 1 [, int $perm = 0666 [, int $auto_release = 1 ]]] 
 7  $max_acquire:最多可以多少个进程同时获取信号
 8  $perm:权限 默认 0666
 9  $auto_release：是否自动释放信号量
10  */
11 $sem_id=sem_get($key);
12 
13 #获取信号
14 sem_acquire($seg_id);
15 
16 //do something 这里是一个原子性操作
17 
18 //释放信号量
19 sem_release($seg_id);
20 
21 //把次信号从系统中移除
22 sem_remove($sem_id);
23 
24 
25 //可能出现的问题
26 $fp = sem_get(fileinode(__DIR__), 100);
27 sem_acquire($fp);
28 
29 $fp2 = sem_get(fileinode(__DIR__), 1));
30 sem_acquire($fp2);

　　注释的很详细了，不懂的还可以查看一下手册的介绍。那么我们现在就用信号量来修改我们的方法吧。

1 <?php
 2 /**
 3  * author: NickBai
 4  * createTime: 2016/12/5 0005 上午 10:26
 5  */
 6 
 7 //共享内存通信
 8 
 9 //1、创建共享内存区域
10 $shm_key = ftok(__FILE__, 't');
11 $shm_id = shm_attach( $shm_key, 1024, 0655 );
12 const SHARE_KEY = 1;
13 $childList = [];
14 
15 //加入信号量
16 $sem_id = ftok(__FILE__,'s');
17 $signal = sem_get( $sem_id );
18 
19 //2、开3个进程 读写 该内存区域
20 for( $i = 0; $i < 3; $i++ ){
21 
22     $pid = pcntl_fork();
23     if( $pid == -1 ){
24         exit('fork fail!' . PHP_EOL);
25     }else if( $pid == 0 ){
26 
27         // 获得信号量
28         sem_acquire($signal);
29 
30         //子进程从共享内存块中读取 写入值 +1 写回
31         if ( shm_has_var($shm_id, SHARE_KEY) ){
32             // 有值,加一
33             $count = shm_get_var($shm_id, SHARE_KEY);
34             $count ++;
35             //模拟业务处理逻辑延迟
36             $sec = rand( 1, 3 );
37             sleep($sec);
38 
39             shm_put_var($shm_id, SHARE_KEY, $count);
40         }else{
41             // 无值,初始化
42             $count = 0;
43             //模拟业务处理逻辑延迟
44             $sec = rand( 1, 3 );
45             sleep($sec);
46 
47             shm_put_var($shm_id, SHARE_KEY, $count);
48         }
49 
50         echo "child process " . getmypid() . " is writing ! now count is $count\n";
51         // 用完释放
52         sem_release($signal);
53         exit( "child process " . getmypid() . " end!\n" );
54     }else{
55         $childList[$pid] = 1;
56     }
57 }
58 
59 // 等待所有子进程结束
60 while( !empty( $childList ) ){
61     $childPid = pcntl_wait( $status );
62     if ( $childPid > 0 ){
63         unset( $childList[$childPid] );
64     }
65 }
66 
67 //父进程读取共享内存中的值
68 $count = shm_get_var($shm_id, SHARE_KEY);
69 echo "final count is " . $count . PHP_EOL;
70 
71 
72 //3、去除内存共享区域
73 #从系统中移除
74 shm_remove($shm_id);
75 #关闭和共享内存的连接
76 shm_detach($shm_id);

　　运行结果：

​​​​

　　完美的处理了进程之间抢资源的问题，实现了操作的原子性！

 

 

作者： NickBai