PHP共享內(nèi)存使用與信號控制實(shí)例分析

本文實(shí)例講述了PHP共享內(nèi)存使用與信號控制。分享給大家供大家參考，具體如下：

共享內(nèi)存

共享內(nèi)存的使用主要是為了能夠在同一臺機(jī)器不同的進(jìn)程中共享一些數(shù)據(jù)，比如在多個 php-fpm 進(jìn)程中共享當(dāng)前進(jìn)程的使用情況。這種通信也稱為進(jìn)程間通信（Inter-Process Communication），簡稱 IPC。

PHP 內(nèi)置的 shmop 擴(kuò)展 (Shared Memory Operations) 提供了一系列共享內(nèi)存操作的函數(shù)（可能是用的人不多吧，這一塊兒的文檔還沒有中文翻譯）。在 Linux 上，這些函數(shù)直接是通過調(diào)用 shm* 系列的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，而 Winodows 上也通過對系統(tǒng)函數(shù)的封裝實(shí)現(xiàn)了同樣的調(diào)用。

主要函數(shù)：

shmop_close — 關(guān)閉共享內(nèi)存塊

shmop_delete — 刪除共享內(nèi)存塊

shmop_open — 創(chuàng)建或打開共享內(nèi)存塊

shmop_read — 從共享內(nèi)存塊中讀取數(shù)據(jù)

shmop_size — 獲取共享內(nèi)存塊的大小

shmop_write — 向共享內(nèi)存塊中寫入數(shù)據(jù)

與此相關(guān)的還有一個很重要的函數(shù)：ftok，通過文件的 inode 信息（*nix 上通過 stat 或 ls -i 命令查看）創(chuàng)建 IPC 的唯一 key（文件/文件夾的 inode 是唯一的）。這個函數(shù)在 Linux 上也是直接調(diào)用同名的系統(tǒng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，Windows 上還是使用一些封裝。

一個簡單的計(jì)數(shù)例子：

?php
# 創(chuàng)建一塊共享內(nèi)存
$shm_key = ftok(__FILE__, 't');
$shm_id = shmop_open($shm_key, 'c', 0644, 8);
# 讀取并寫入數(shù)據(jù)
$count = (int) shmop_read($shm_id, 0, 8) + 1;
shmop_write($shm_id, str_pad($count, 8, '0', STR_PAD_LEFT), 0);
// echo shmop_read($shm_id, 0, 8);
# 關(guān)閉內(nèi)存塊，并不會刪除共享內(nèi)存，只是清除 PHP 的資源
shmop_close($shm_id);

以上這段代碼沒執(zhí)行一次計(jì)數(shù)加 1，而且數(shù)據(jù)是在不同進(jìn)程之間共享的。也就是說除非手動刪除這塊內(nèi)存使用，否則這個數(shù)據(jù)是不會重置的。

有個需要稍微注意的點(diǎn)：shmop_open 的第二個參數(shù)是個 flag，類似 fopen 的第二個參數(shù)，其取值有以前幾個：

"a" 只讀訪問；

"c" 如果內(nèi)存片段不存在，則創(chuàng)建，如果存在，則可讀寫；

"w" 讀寫；

"n" 創(chuàng)建新的內(nèi)存片段，如果同樣 key 的已存在，則會創(chuàng)建失敗，這是為了安全使用共享內(nèi)存考慮。

此外，由于使用的共享內(nèi)存片段是固定長度的，在存儲和讀取的時候要計(jì)算好數(shù)據(jù)的長度，不然可能會寫入失敗或者讀取空值。

信號控制

既然上面使用到了共享內(nèi)存存儲數(shù)據(jù)，就需要考慮是否有多個進(jìn)程同時寫入數(shù)據(jù)到共享內(nèi)存的情況，是否需要避免沖突。如果是這樣，就需要引入信號量進(jìn)行控制。

PHP 也提供了類似的內(nèi)置擴(kuò)展 sysvsem（這個擴(kuò)展在 Windows 環(huán)境下沒有，文檔中將 ftok 函數(shù)也歸到這個擴(kuò)展中，但實(shí)際上ftok 是在標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫中提供的，所以在 Windows 下也是可用的）。

在說信號量控制之前，先說另外一件有意思的事情：看官方文檔你會發(fā)現(xiàn)這里同樣也有共享內(nèi)存操作的函數(shù)（shm_*），因?yàn)檫@其實(shí)是同一類別（或者說來自于同一作者）的三個擴(kuò)展，還有一個是 sysvmsg（隊(duì)列消息） 。函數(shù)的實(shí)現(xiàn)上稍有差別，但實(shí)際做的事情基本相同。這和上文的 shmop 擴(kuò)展有什么區(qū)別呢？shmop 源碼下的 README 文件有簡單的說明：

PHP already had a shared memory extension (sysvshm) written by Christian Cartus cartus@atrior.de>, unfortunately this extension was designed with PHP only in mind and offers high level features which are extremely bothersome for basic SHM we had in mind.

簡單說來：sysvshm 擴(kuò)展提供的方法并不是原封不動的存儲用戶的數(shù)據(jù)，而是先使用 PHP 的變量序列化函數(shù)對參數(shù)進(jìn)行序列化然后再進(jìn)行存儲。這就導(dǎo)致通過這些方法存儲的數(shù)據(jù)無法和非 PHP 進(jìn)程共享。不過這樣也能存儲更豐富的 PHP 數(shù)據(jù)類型，上文的擴(kuò)展中 shmop_write 只能寫入字符串。那么為什么 sysvshm 同樣不支持 Windows 呢？因?yàn)槠洳]有引入封裝了 shm* 系列函數(shù)的tsrm_win32.h 的頭文件。

引入信號控制之后的示例：

?php
$id_key = ftok(__FILE__, 't');
$sem_id = sem_get($id_key);
# 請求信號控制權(quán)
if (sem_acquire($sem_id)) {
  $shm_id = shmop_open($id_key, 'c', 0644, 8);
  # 讀取并寫入數(shù)據(jù)
  $count = (int) shmop_read($shm_id, 0, 8) + 1;
  shmop_write($shm_id, str_pad($count, 8, '0', STR_PAD_LEFT), 0);
  // echo shmop_read($shm_id, 0, 8);
  # 關(guān)閉內(nèi)存塊
  shmop_close($shm_id);
  # 釋放信號
  sem_release($sem_id);
}

但是本地想模擬實(shí)現(xiàn)寫入沖突實(shí)際上是非常難的（考慮到計(jì)算機(jī)的執(zhí)行速度）。在本地測試中，使用 for 循環(huán)操作時如果不使用shmop_close 關(guān)閉資源會出現(xiàn)無法打開共享內(nèi)存的錯誤警告。這應(yīng)該是因?yàn)檎诠蚕韮?nèi)存被上一次操作占用中還沒有釋放導(dǎo)致。

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