PHP中的子进程和消息队列

本文将介绍PHP子进程的使用，使用linux消息队列机制来达成进程间的协作，最后用一个简单的例子来类比具体应用方案。

1. 子进程

1.1 创建子进程

int pcntl_fork ( void )

按照php官方的说明，pcntl_fork()函数会创建一个子进程，这个子进程仅PID（进程号） 和PPID（父进程号）与其父进程不同。成功时，在父进程执行线程内返回产生的子进程的PID，在子进程执行线程内返回0。失败时，在父进程上下文返回-1，不会创建子进程，并且会引发一个PHP错误。

fork之后，操作系统会复制一个与父进程近似的子进程，这2个进程共享代码空间，但是数据空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也完全相同，只有对于fork调用的返回会在父子进程中产生区别（见上）。简单理解就是fork之后，会产生一个新的子进程执行之后的代码。

至于哪一个进程最先运行，这与操作系统平台的调度算法有关，而且这个问题在实际应用中并不重要，对于父子进程协同运作，我们将介绍消息队列的使用。

1.2 结束子进程

当子进程处理完自己的任务，需要直接结束时，我们直接关闭该进程即可:

int posix_getpid ( void )

使用该函数，返回进程 id 号，为整型（integer）。在子进程中，该函数返回的即是子进程的进程号。

bool posix_kill ( int $pid , int $sig)

传递sig信号给pid对应的进程，关闭这个进程。sig参数可以百度“PHP信号管理”扩展阅读，这里我们使用简单的SIGTERM为终止进程用的软件终止信号。而pid使用刚刚介绍的获取进程id的函数即可获取。

 

2. 消息队列

2.1 创建消息队列

int ftok ( string $pathname , string $proj)

将一个可访问的文件路径名转换为一个可供 shmop_open() （此函数用于生产共享内存空间，即我们的消息队列）和其他系统VIPC keys使用的整数，proj参数必须是一个字符串，这个参数其实就是读写方式，一般使用a即可。

使用该函数，我们就可以简单生成一个消息队列用的键值。

 resource msg_get_queue ( int $key [,int $perms = 0666 ] )

msg_get_queue()会根据传入的键值（即使用上一个函数获取的）返回一个消息队列的引用。如果linux系统中没有消息队列与键值对应，msg_get_queue()将会创建一个新的消息队列。

函数的第二个参数需要传入一个int值，作为新创建的消息队列的权限值，默认为0666。这个权限值与linux命令chmod中使用的数值是一致的。

该函数的返回值是一个用于访问消息队列的句柄。

 

2.2 发送消息

bool msg_send ( resource $queue , int $msgtype , mixed $message)

实际定义还有一些参数可以传，由于比较冷门就不介绍了。这里queue对应消息队列的句柄。msgtype涉及到接收消息时候的操作，如果msgtype=0，接收消息队列的第一个消息；大于0接收队列中消息类型等于这个值的第一个消息；小于0接收消息队列中小于或者等于msgtype绝对值的所有消息中的最小一个消息。最后的message是传递的消息。

 

2.3 接受消息

bool msg_receive ( resource $queue , int $desiredmsgtype ,int &$msgtype , int $ maxsize, mixed &$message [, bool $unserialize =true [, int $flags = 0 [, int &$errorcode ]]] )

同样是非常长的一个函数，参数涉及到：

queue对应消息队列的句柄。

desiredmsgtype定义和发送用的msytype类似，只是0表示消息队列中的首个消息会被接受。

msgtype接受到消息的类型

maxsize接受消息的最大长度，如果消息长度超过这个限制，那么获取消息就会失败。

message消息本身，使用引用的方式获取值。

unserialize为true的情况下，不会对收到的信息进行二值化，也就是可以收到其他php脚本发来的数组或是复杂结构；为false的情况下，返回的将是字符串。

Flags函数的处理方式。MSG_IPC_NOWAIT，直接返回，如果失败则返回一个MSG_ENOMSG的整数。 MSG_EXCEPT，使用后当desiredmsgtype大于0 时，可获取第一条不为desiredmsgtype的消息。MSG_NOERROR如果消息超过了最大长度，会进行截断并不返回错误。

 

3. 实例

介绍了这么多函数，其实根本就不知道该怎么用，这里设计了一个比较贴近生产环境的流程：

在父进程中，我们创建了5个子进程来一起处理任务，例子中是简单的echo，实际中可能是统计某日的数据，或者是计算用户答案是否正确。之后每个子进程会不断读取消息队列中的消息，在处理到一定数量的消息后，结束这个子进程。而父进程在创建完子进程后，只需要不断的在消息队列中写入需要处理的任务即可。

<?php
$message_queue_key= ftok(__FILE__, 'a');
$message_queue= msg_get_queue($message_queue_key, 0666);
 
$pids= array();
for( $i = 0; $i < 5; $i++) {
    $pids[$i] = pcntl_fork();
    if ($pids[$i]) {
        echo "No.$i child process wascreated, the pid is $pids[$i]\r\n";
    } elseif ($pids[$i] == 0) {
        $pid = posix_getpid();
        echo "process.$pidstart\r\n";
        $count = 0;
        do {
            msg_receive($message_queue, 0,$message_type, 1024, $message, true, MSG_IPC_NOWAIT);
            echo "process.$pid dealmessage{$message}\r\n";
            $count++;
            if($count == 5) {
                break;
            }
            sleep(1);
        } while (true);
        echo "process.$pid end\r\n";
        posix_kill($pid, SIGTERM);
    }
}
for( $i = 0; $ i< 25; $i++) {
    msg_send($message_queue, 1,rand(1000,10000));
}
?>

 

处理的log如下，由于例子的输出有点长，这里选取主要的部分。可以看到子进程会如期接收到父进程写的任务，并且各自同时完成执行。

No.0 child process was created, thepid is 26512
process.26512 start
process.26512 deal message2513
No.1 child process was created, thepid is 26513
……
process.26513 deal message4692
process.26512 deal message5297
process.26512 end
……