PHP socket初探 (1)— 先从一个简单的socket服务器开始《转》

昨天在家用铁锹挖泥土,体力活做了一点点。

跟我一起做的还有其他六十几岁的老年人,他们比我做的都好,惭愧万分。

最近看php  socket连接,网上一大堆while 循环处理。不考虑高并发、性能低下。都操来操去,没有一点点开拓。

自己知道问题,于是网上搜索出来这篇文章。

原文如下:

[原文地址:https://blog.ti-node.com/blog…]

socket的中文名字叫做套接字,这种东西就是对TCP/IP的“封装”。现实中的网络实际上只有四层而已,从上至下分别是应用层、传输层、网络层、数据链路层。最常用的http协议则是属于应用层的协议,而socket,可以简单粗暴的理解为是传输层的一种东西。如果还是很难理解,那再粗暴地点儿tcp://218.221.11.23:9999,看到没?这就是一个tcp socket。

socket赋予了我们操控传输层和网络层的能力,从而得到更强的性能和更高的效率,socket编程是解决高并发网络服务器的最常用解决和成熟的解决方案。任何一名服务器程序员都应当掌握socket编程相关技能。

在php中,可以操控socket的函数一共有两套,一套是socket_系列的函数,另一套是stream_系列的函数。socket_是php直接将C语言中的socket抄了过来得到的实现,而stream_系则是php使用流的概念将其进行了一层封装。下面用socket_*系函数简单为这一系列文章开个篇。

先来做个最简单socket服务器:

<?php
$host = '0.0.0.0';
$port = 9999;
// 创建一个tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 将socket bind到IP:port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 开始监听socket
socket_listen( $listen_socket );
// 进入while循环,不用担心死循环死机,因为程序将会阻塞在下面的socket_accept()函数上
while( true ){
  // 此处将会阻塞住,一直到有客户端来连接服务器。阻塞状态的进程是不会占据CPU的
  // 所以你不用担心while循环会将机器拖垮,不会的 
  $connection_socket = socket_accept( $listen_socket );
  // 向客户端发送一个helloworld
  $msg = "helloworld\r\n";
  socket_write( $connection_socket, $msg, strlen( $msg ) );
  socket_close( $connection_socket );
}
socket_close( $listen_socket );

将文件保存为server.php,然后执行php server.php运行起来。客户端我们使用telnet就可以了,打开另外一个终端执行telnet 127.0.0.1 9999按下回车即可。运行结果如下:

简单解析一下上述代码来说明一下tcp socket服务器的流程:

  • 1.首先,根据协议族(或地址族)、套接字类型以及具体的的某个协议来创建一个socket。
  • 2.第二,将上一步创建好的socket绑定(bind)到一个ip:port上。
  • 3.第三,开启监听linten。
  • 4.第四,使服务器代码进入无限循环不退出,当没有客户端连接时,程序阻塞在accept上,有连接进来时才会往下执行,然后再次循环下去,为客户端提供持久服务。

上面这个案例中,有两个很大的缺陷:

  • 1.一次只可以为一个客户端提供服务,如果正在为第一个客户端发送helloworld期间有第二个客户端来连接,那么第二个客户端就必须要等待片刻才行。
  • 2.很容易受到攻击,造成拒绝服务。

分析了上述问题后,又联想到了前面说的多进程,那我们可以在accpet到一个请求后就fork一个子进程来处理这个客户端的请求,这样当accept了第二个客户端后再fork一个子进程来处理第二个客户端的请求,这样问题不就解决了吗?OK!撸一把代码演示一下:

<?php
$host = '0.0.0.0';
$port = 9999;
// 创建一个tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 将socket bind到IP:port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 开始监听socket
socket_listen( $listen_socket );
// 进入while循环,不用担心死循环死机,因为程序将会阻塞在下面的socket_accept()函数上
while( true ){
  // 此处将会阻塞住,一直到有客户端来连接服务器。阻塞状态的进程是不会占据CPU的
  // 所以你不用担心while循环会将机器拖垮,不会的 
  $connection_socket = socket_accept( $listen_socket );
  // 当accept了新的客户端连接后,就fork出一个子进程专门处理
  $pid = pcntl_fork();
  // 在子进程中处理当前连接的请求业务
  if( 0 == $pid ){
    // 向客户端发送一个helloworld
    $msg = "helloworld\r\n";
    socket_write( $connection_socket, $msg, strlen( $msg ) );
    // 休眠5秒钟,可以用来观察时候可以同时为多个客户端提供服务
    echo time().' : a new client'.PHP_EOL;
    sleep( 5 );
    socket_close( $connection_socket );
    exit;
  }
}
socket_close( $listen_socket );

将代码保存为server.php,然后执行php server.php,客户端依然使用telnet 127.0.0.1 9999,只不过这次我们开启两个终端来执行telnet。重点观察当第一个客户端连接上去后,第二个客户端时候也可以连接上去。运行结果如下:

通过接受到客户端请求的时间戳可以看到现在服务器可以同时为N个客户端服务的。但是,接着想,如果先后有1万个客户端来请求呢?这个时候服务器会fork出1万个子进程来处理每个客户端连接,这是会死人的。fork本身就是一个很浪费系统资源的系统调用,1W次fork足以让系统崩溃,即便当下系统承受住了1W次fork,那么fork出来的这1W个子进程也够系统内存喝一壶了,最后是好不容易费劲fork出来的子进程在处理完毕当前客户端后又被关闭了,下次请求还要重新fork,这本身就是一种浪费,不符合社会主义主流价值观。如果是有人恶意攻击,那么系统fork的数量还会呈直线上涨一直到系统崩溃。

 

所以,我们就再次提出增进型解决方案。我们可以预估一下业务量,然后在服务启动的时候就fork出固定数量的子进程,每个子进程处于无限循环中并阻塞在accept上,当有客户端连接挤进来就处理客户请求,当处理完成后仅仅关闭连接但本身并不销毁,而是继续等待下一个客户端的请求。这样,不仅避免了进程反复fork销毁巨大资源浪费,而且通过固定数量的子进程来保护系统不会因无限fork而崩溃。

<?php
$host = '0.0.0.0';
$port = 9999;
// 创建一个tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 将socket bind到IP:port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 开始监听socket
socket_listen( $listen_socket );
// 给主进程换个名字
cli_set_process_title( 'phpserver master process' );
// 按照数量fork出固定个数子进程
for( $i = 1; $i <= 10; $i++ ){
  $pid = pcntl_fork();
  if( 0 == $pid ){
    cli_set_process_title( 'phpserver worker process' );
    while( true ){
      $conn_socket = socket_accept( $listen_socket );
      $msg = "helloworld\r\n";
      socket_write( $conn_socket, $msg, strlen( $msg ) );
      socket_close( $conn_socket );
    }
  }
}
// 主进程不可以退出,代码演示比较粗暴,为了不保证退出直接走while循环,休眠一秒钟
// 实际上,主进程真正该做的应该是收集子进程pid,监控各个子进程的状态等等
while( true ){
  sleep( 1 );
}
socket_close( $connection_socket );

将文件保存为server.php后php server.php执行,然后再用ps -ef | grep phpserver | grep -v grep来看下服务器进程状态:

可以看到master进程存在,除此之外还有10个子进程处于等待服务状态,再同一个时刻可以同时为10个客户端提供服务。我们通过telnet 127.0.0.1 9999来尝试一下,运行结果如下图:

好啦,php新的征程系列就先通过一个简单的入门开始啦!下篇将会讲述一些比较深刻的理论基础知识。

[原文地址:https://blog.ti-node.com/blog…]

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