[连载] Socket 深度探究 4 PHP （三）

看过前两篇文章《 Socket深度探究4PHP（一）》和《 Socket深度探究4PHP（二）》，大家应该对目前 Socket 技术的底层有了一定的了解。本文我们会对 PHP-5.3.6 的源码中的 Socket 模块进行一定的分析，然后再简单介绍一下目前比较热门的一些相关技术，比如 Node.js 等。

自 PHP4 之后，越来越多的模块都被作为扩展提取出来（可单独编译），都在 PHP 源码的 ext 目录下面，因此我们我需要先进入 ext/sockets/ 目录，做过 PHP 扩展的同学应该都很熟悉下面的一些文件了，这次我们主要分析的是 php_sockets.h 和 sockets.c 这两个 C 源码文件。

ext/sockets/php_sockets.h

这个头文件很简单，我们主要看一下下面列出的几个重点：

32 行：

#ifdef PHP_WIN32
#include <winsock.h>
#else
#if HAVE_SYS_SOCKET_H
#include <sys/socket.h>
#endif
#endif

以上就是 PHP 对于不同环境 Socket 底层调用的定义了，我们可以看到不管是 Unix 还是 Windows 环境，PHP均调用的是系统标准的 BSD Socket 库。然后我们看下面这个重要的结构体定义：

82 行：

typedef struct {
    PHP_SOCKET bsd_socket;
    int        type;
    int        error;
    int        blocking;
} php_socket;

这个就是 php socket 的存储结构了，此结构体在以下的代码阅读中将会大量出现，里面的几个字段很容易理解：bsd_socket 就是标准的 socket 类型，type 表示 socket 类型（PF_UNIX/AF_UNIX），error 是错误代码，blocking 则表示是否阻塞。

ext/sockets/sockets.c

这个文件比较长，为了直接切入重点，我们会按照《 Socket 深度探索 4 PHP （一） 》中 select_server.php 部分代码来按顺序分析一下在最经典的 select 模式中我们用到的主要方法：

>socket_create_listen

859 行：PHP_FUNCTION(socket_create_listen)
这个函数很简单，初始化 php_sock 并获取 socket 需要监听的端口，然后传入下面的 php_open_listen_sock 函数进行加工，最后调用 ZEND_REGISTER_RESOURCE 宏返回 php_sock。

347行：static int php_open_listen_sock(php_socket **php_sock, int port, int backlog TSRMLS_DC)
此函数基本上就是 socket 的标准初始化过程：socket(...) -> bind(...) -> listen(...)（详见 368 行至 391 行）。

sock->bsd_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
sock->blocking = 1;
...
sock->type = PF_INET;
...
if (bind(sock->bsd_socket, (struct sockaddr *)&la, sizeof(la)) != 0) {
...
}
if (listen(sock->bsd_socket, backlog) != 0) {
...
}

>socket_set_nonblock

906 行：PHP_FUNCTION(socket_set_nonblock)
这个函数也很简单，从 ZEND_FETCH_RESOURCE 取出 runtime 中的 php_sock 然后调用 php_set_sock_blocking 函数来设置 sockfd 的阻塞或者非阻塞（此函数可以参考 main/network.c 第 1069 行，我们可以看到 PHP 是使用 fcntl 函数来设置的）。

>socket_select

785 行：PHP_FUNCTION(socket_select)
也是标准的 select 函数调用，过程如下：FD_ZERO(...) -> php_sock_array_to_fd_set(...) -> select(...) -> php_sock_array_from_fd_set(...)，可能比较特殊的就是 php_sock_array_from_fd_set() 和 php_sock_array_from_fd_set() 两个函数，这是由于我们要先把 PHP 的 fd 数组转换成原生 fd 集合，才能调用原生的 select 函数，而最后系统还把 fd 集合重新转回到 PHP 的 fd 数组（具体代码参考 799 行至 851 行）。

>socket_accept

881 行：PHP_FUNCTION(socket_accept)
此函数基本上也就是 socket 原生 accept 函数的包装，具体代码可参考 397 行：php_accept_connect 函数中的逻辑，最后调用 ZEND_REGISTER_RESOURCE 宏返回 new_sock，若失败程序会清理使用的 out_socket 资源。

>socket_write

986 行：PHP_FUNCTION(socket_write)
按照以上的思路看这个函数也非常简单，详见 986 行，唯一值得注意的是对于不同操作系统调用的函数有点不同，代码（见 1004 行）如下：

#ifndef PHP_WIN32
    retval = write(php_sock->bsd_socket, str, MIN(length, str_len));
#else
    retval = send(php_sock->bsd_socket, str, min(length, str_len), 0);
#endif

>socket_read

1021 行：PHP_FUNCTION(socket_read)
此函数是用于接受 socket 的数据，调用的原生函数是 recv()，不过这里需要注意的是 PHP 为我们提供两种获取方式：
1、PHP_NORMAL_READ
按行读取，具体代码见 419 行：php_read 函数的逻辑，我们注意到此函数在非阻塞模式下会立即返回，否则将会读取直至遇到 \n 或者 \r 字符。
2、PHP_BINARY_READ
代码见 1045 行：retval = recv(php_sock->bsd_socket, tmpbuf, length, 0); 相当原生和“环保”。
最后，如果返回值为 -1 则会进行一些错误记录和系统清理工作。

>socket_close

970 行：PHP_FUNCTION(socket_close)
清理 socket 运行时所用的资源。

>socket_shutdown

1968 行：PHP_FUNCTION(socket_shutdown)
调用原生 shutdown 函数来关闭 socket。

分析下来，PHP 的 socket 模块中绝大部分的代码还是使用的是系统标准的原生 socket 库，其中唯一有可能造成性能隐患的就是 select 中 PHP 的 fd 数组与原生 fd 集合转换，至于其他的一些简单的数据拷贝基本对效率不会有什么影响。总的来说，PHP 的 socket 模块应该效率还是比较高的，但是在使用的时候还是需要注意到一些资源的及时释放，因为毕竟是 Daemon 程序，需要不断运行的，而且 PHP 的数据结构是很占内存（是原生 C 的 4 倍左右）的。

node.js

最后，我们看看现在很流行的 Node.js（ http://nodejs.org/），它采用了 JavaScript 的语言引擎，语法非常的简洁，对闭包的完美支持让它特别适合做异步 IO 的代码编写，下面是一个最简单的 HTTP Server，只用仅仅六行代码：

var http = require('http');
http.createServer(function (req, res) {
  res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
  res.end('Hello World\n');
}).listen(8000, "127.0.0.1");
console.log('Server running at http://127.0.0.1:8000/');

运行起来感受一下，有没有惊艳的感觉啊？事实上用它来写一些简单的服务确实很不错，有兴趣的朋友可以多研究研究（中文社区： http://cnodejs.org/），它有 8000 行 C++ 代码，2000 行 javascript 代码，使用 Google 的 V8 引擎（和 Mongodb 一样），相当的很小巧精悍。下面是我在使用过程总结出中几个要点，大家可以参考：

1、使用 V8 引擎（和 Mongodb 一样），内置 JSON，代码简洁，使用方便。
2、使用单线程非阻塞 I/O 中的 select 方式，比较稳定（但是对于超高并发有点力不从心）。
3、一些第三方应用接口不是很稳定，比如 Mongodb 的接口，并发 200 出现卡死现象，Mysql 接口也比 fast-cgi 差很多。
4、注意使用 try{...}catch{...} 来捕获错误；使用 process.on('uncaughtException', function(err){...}); 来处理未捕获的错误，否则出错会导致整个服务退出。

当然，Node.js 还在不断的更新发展中，虽然目前我在公司的服务架构中还不敢使用它，我还是很希望它能够迅速成长起来，这样子我们开发服务中间件的时候，就会多出一个很棒的选项啦~