PHP 多进程 解决难题

背景

随着互联网的快速发展，现代网站往往承载着大量的请求和用户访问。这些访问一般都需要进行计算和处理，处理数据的计算量逐渐变得越来越大，单线程的方式难以满足这些需求，需要使用多进程的技术来提高并发性能。

多进程实现方式

在PHP中，多进程可以通过开多线程或者创建子进程来实现。其中，开多线程是常见做法，但是多线程带来的内存分配、数据共享、线程同步等问题需要特殊关注。所以相对来说，PHP创建子进程的方案更为常用和实践。

在PHP中创建子进程的方法有很多，比如pcntl_fork(), pcntl_exec(), proc_open()等，这里只介绍较为常用的pcntl_fork()。

pcntl_fork()的用途是开启一个子进程，当前进程(parent process)会克隆一个子进程(child process)并分别在父进程和子进程中执行不同的任务。可以利用子进程来分压在主进程中的一些繁重任务，达到协作的目的。

示例一：多进程爬虫

多进程爬虫适用于大量URL访问，并且URL访问数目不可预测的场景。比如，爬取多个网页、API、爬虫数据等。

下面是一个示例程序：

<?php
$urlList = [
    'https://www.baidu.com',
    'http://www.sina.com',
    'https://www.qq.com',
    'https://www.360.cn',
    'http://wenda.so.com'
];
$maxProcesses = 3;   // 最大进程数

// 创建子进程
echo "Parent PID: " . getmypid() . PHP_EOL;   // 输出主进程的PID
while (count($urlList) > 0) {
    while (count($urlList) > 0 && $activeProcesses < $maxProcesses) {
        $pid = pcntl_fork();
        if ($pid == -1) {
            exit("Error: fork failed\n");
        } elseif ($pid) {
            $activeProcesses++;    // 父进程
            $childs[] = $pid;
            array_shift($urlList);  // 从待处理URL队列中删除一个URL
        } else {
            $url = array_shift($urlList);  // 从待处理URL队列中取出一个URL
            // do some stuff
            sleep(rand(0, 9));  // 模拟请求等待时间
            echo "Child PID: " . getmypid() . ", URL: " . $url . PHP_EOL;
            exit(); // 子进程退出，避免继续执行父进程的代码
        }
    }

    // 等待子进程结束并更新跟踪列表
    if ($activeProcesses > 0) {
        foreach ($childs as $key => $pid) {
            $res = pcntl_waitpid($pid, $status, WNOHANG);
            // 如果子进程退出，将它从childs数组中删除
            if ($res == -1 || $res > 0) {
                $activeProcesses--;
                unset($childs[$key]);
            }
        }
    }
}

// 等待所有子进程结束
while (count($childs) > 0) {
    foreach ($childs as $key => $pid) {
        $res = pcntl_waitpid($pid, $status, WNOHANG);
        // 如果子进程退出，将它从childs数组中删除
        if ($res == -1 || $res > 0) {
            unset($childs[$key]);
        }
    }
}

echo "Done.\n";

上面的示例代码通过创建子进程来并发爬取URL，可以看到执行结果中父进程的PID和每个子进程在执行的时候都会输出它的PID和处理的URL。

示例二：多进程大文件处理

多进程大文件处理适用于对大型文件进行分片处理的场景，比如分析日志文件、统计大量数据等。使用多进程可以快速处理文件，提高处理速度。

下面是一个示例程序：

<?php
// 要处理的大文件
$fileName = 'bigdata.log';

// 分片数量
$sliceNumber = 10;

// 创建子进程
echo "Parent PID: " . getmypid() . PHP_EOL;

for ($i = 0; $i < $sliceNumber; $i++) {
    $pid = pcntl_fork();
    if ($pid == -1) {
        exit("Error: fork failed\n");
    } elseif ($pid) {
        $childs[] = $pid;
    } else {
        // 打开文件
        $fh = fopen($fileName, 'r');

        // 定位到起始位置
        fseek($fh, ($i * filesize($fileName)) / $sliceNumber);

        // 读取文件中的一部分数据
        $data = fread($fh, filesize($fileName) / $sliceNumber);

        // 对数据进行处理操作
        // ...

        echo "Child PID: " . getmypid() . ", Slice No: " . $i . PHP_EOL;

        // 关闭文件句柄
        fclose($fh);

        // 子进程退出
        exit();
    }
}

// 等待所有子进程结束
while (count($childs) > 0) {
    foreach ($childs as $key => $pid) {
        $res = pcntl_waitpid($pid, $status, WNOHANG);
        // 如果子进程退出，将它从childs数组中删除
        if ($res == -1 || $res > 0) {
            unset($childs[$key]);
        }
    }
}

echo "Done.\n";

上面的示例代码通过对大型文件进行分片处理，可以看到执行结果中父进程的PID和每个子进程在执行的时候都会输出它的PID和处理的片段序号。

结论

多进程是一种提高PHP应用并发性能的有效方式，可以利用多核CPU资源进行并发处理，适用于大量请求和高计算量的场景。在使用多进程的过程中，需要注意进程同步和资源共享等问题。