详解Swoole跟传统的web开发的区别-php开发

详解Swoole跟传统的web开发的区别一.swoole的运行模式 1.1.传统web开发模式 PHP web开发采用的方式是LAMP/LNMP架构,即Linux.Nginx,Mysql和PHP.这里以nginx来举例,大致结构为: 当请求进入时,web server将请求转交给PHP-FPM,PHP-FPM是一个进程池架构的FastCGI服务,内置PH

一、swoole的运行模式

1.1、传统web开发模式

PHP web开发采用的方式是LAMP/LNMP架构，即Linux、Nginx，Mysql和PHP。这里以nginx来举例，大致结构为：

当请求进入时，web server将请求转交给PHP-FPM,PHP-FPM是一个进程池架构的FastCGI服务,内置PHP解释器。FPM负责解释执行PHP文件生成响应，最终返回给web server，展现至前端。PHP文件中实现了许多业务逻辑，包括Mysql和Nosql的访问，调用第三方应用等等。

这样的结构php-fpm和nginx的配合已经运行得足够好,但是由于php-fpm本身是同步阻塞进程模型,在请求结束后释放所有的资源（包括框架初始化创建的一系列对象）,导致PHP进程“空转”（创建<-->销毁<-->创建）消耗大量的CPU资源,从而导致单机的吞吐能力有限。

每次请求处理的过程都意味着一次PHP文件解析，环境设置等不必要的耗时操作PHP进程处理完即销毁，无法在PHP程序中使用连接池等技术实现性能优化。

1.2、Swoole运行模式

针对传统架构的问题，swoole从PHP扩展出发，解决了上述问题，对于swoole的进程模型，我们刚刚已经学过了。

相比于传统架构，Swoole进程模型最大的特点在于其多线程Reactor模式处理网络请求，使得其能轻松应对大量连接。

除此之外的优点还包括：

全异步非阻塞，占用资源开销小，程序执行效率高

程序运行只解析加载一次PHP文件，避免每次请求的重复加载

1.3、使用swoole和传统php开发的缺点

1、更难上手。这要求开发人员对于多进程的运行模式有更清晰的认识

2、更容易内存泄露。在处理全局变量，静态变量的时候一定要小心，这种不会被GC清理的变量会存在整个生命周期中，如果没有正确的处理，很容易消耗完所有的内存。在php-fpm下，php代码执行完内存就会被完全释放。

二、注解机制

一般而言，在编程届中注解是一种和注释平行的概念，在解释注解之前我们需要先定义一下注解与注释的区别：

注释：给程序员看，帮助理解代码，对代码起到解释、说明的作用。

注解：给应用程序看，注解往往充当着对代码的声明和配置的作用，为可执行代码提供机器可用的额外信息，在特定的环境下会影响程序的执行。

框架可以基于这些元信息为代码提供各种额外功能，本质上注解就是理解注解只是配置的另一种展现方式:

比如通过注解的方式实现权限的控制，就比配置文件当中配置要更加的方便

比如利用注解的方式配置路由、配置定时任务

现有的基于swoole的框架很多都是基于注解开发的，所以我们需要对注解机制有了解，接下来利用代码来实现下注解

三、容器

3.1、什么是容器？

容器就是一个巨大的工厂，用于存放和管理对象的生命周期，并且能够解决程序的依赖关系，实现解耦。

3.2简单的通过代码理解依赖注入


/**
* 耦合严重的写法
**/
class db {
    public static function get_db() {
        return new mysqli('127.0.0.1','user','pass','dbname',3306);
    }
}
class post {
    private $db;
public function __construct($db){
   //假设数据库驱动发生了变化呢？如果写死只能直接改动代码
       $this->db =new mysqli('127.0.0.1','user','pass','dbname',3306);    }
    public function get_post($id){
        return $this->db->query('SELECT * FROM post WHERE id ='.$id);
    }
}
$post = new post();
$post->get_post(12);

/*
*依赖注入的方式
*/
<?php
class db {
    public static function get_db() {
        return new mysqli('127.0.0.1','user','pass','dbname',3306);
    }
}
class post {
    private $db;
    public function set_db(db $db){
        $this->db = $db;
    }
    public function get_post($id){
        return $this->db->query(select xx from xxx);
    }
}
$post = new post();
$post->set_db( db::get_db() ); //注入post类依赖的数据库连接对象,通过类名直接调用静态方法get_db
$post->get_post(11);

当没有Ioc/DI容器时

当有了IoC/DI的容器后，post类不再主动去创建db类了，如下图所示：

依赖注入：在A类中使用了B类的实例时，B对象的构造不是在A类某个方法中初始化的，而是在A类外部初始化之后以B类的对象传入进来。这个过程就是依赖注入。所需要的类通过参数的形式传入的就是依赖注入。

控制反转IoC(Inversion of Control)是说创建对象的控制权进行转移，以前创建对象的主动权和创建时机是由自己把控的，而现在这种权力转移到第三方，比如转移交给了IOC容器，它就是一个专门用来创建对象的工厂，你要什么对象，它就给你什么对象，有了 IOC容器，依赖关系就变了，原先的依赖关系就没了，它们都依赖IOC容器了，通过IOC容器来建立它们之间的关系，控制反转意思是说将依赖类的控制权交出去，由主动变为被动。

3.3、为什么说在swoole当中使用容器更有意义？

传统的php框架没有常驻内存，因此每次请求进来都需要把用到的类都实例化一次，每次实例化都需要申请内存，当请求处理完之后又需要释放，具体请参看第一点，所以我们可以在server启动的时候就把类实例化预先放到内存中，减入对象的创建时间。

一个简单的bean容器


class BeanFactory{
    private static $container=[];

    public static function set(string $name,callable $func){
        self::$container[$name]=$func;
    }

    public static function get(string $name){
        if(isset(self::$container[$name])){
            return (self::$container[$name])();
        }
        return null;
    }
}

3.4、Swoole进程结构

Swoole的高效不仅仅于底层使用c编写，他的进程结构模型也使其可以高效的处理业务，我们想要深入学习，并且在实际的场景当中使用必须了解，下面我们先看一下结构图

首先先介绍下swoole的这几种进程分别是干什么的

从这些层级的名字，我们先大概说一下，下面这些层级分别是干什么的，做一个详细的说明。

1、Master进程：主进程

2、Manger进程：管理进程

3、Worker进程：工作进程

4、Task进程：异步任务工作进程

Master进程

第一层，Master进程，这个是swoole的主进程,这个进程是用于处理swoole的核心事件驱动的，那么在这个进程当中可以看到它拥有一个MainReactor[线程]以及若干个Reactor[线程]，swoole所有对于事件的监听都会在这些线程中实现，比如来自客户端的连接，信号处理等。

每一个线程都有自己的用途，下面多每个线程有一个了解

MainReactor（主线程）

主线程会负责监听server socket，如果有新的连接accept，主线程会评估每个Reactor线程的连接数量。将此连接分配给连接数最少的reactor线程，做一个负载均衡。

Reactor线程组

Reactor线程负责维护客户端机器的TCP连接、处理网络IO、收发数据完全是异步非阻塞的模式。

swoole的主线程在Accept新的连接后，会将这个连接分配给一个固定的Reactor线程，在socket可读时读取数据，并进行协议解析，将请求投递到Worker进程。在socket可写时将数据发送给TCP客户端。

心跳包检测线程（HeartbeatCheck）

Swoole配置了心跳检测之后，心跳包线程会在固定时间内对所有之前在线的连接

发送检测数据包

UDP收包线程（UdpRecv）

接收并且处理客户端udp数据包

管理进程Manager

Swoole想要实现最好的性能必须创建出多个工作进程帮助处理任务，但Worker进程就必须fork操作，但是fork操作是不安全的，如果没有管理会出现很多的僵尸进程，进而影响服务器性能，同时worker进程被误杀或者由于程序的原因会异常退出，为了保证服务的稳定性，需要重新创建worker进程。

Swoole在运行中会创建一个单独的管理进程，所有的worker进程和task进程都是从管理进程Fork出来的。管理进程会监视所有子进程的退出事件，当worker进程发生致命错误或者运行生命周期结束时，管理进程会回收此进程，并创建新的进程。换句话也就是说，对于worker、task进程的创建、回收等操作全权有“保姆”Manager进程进行管理。

再来一张图梳理下Manager进程和Worker/Task进程的关系。

Worker进程

worker 进程属于swoole的主逻辑进程，用户处理客户端的一系列请求，接受由Reactor线程投递的请求数据包，并执行PHP回调函数处理数据生成响应数据并发给Reactor线程，由Reactor线程发送给TCP客户端可以是异步非阻塞模式，也可以是同步阻塞模式

Task进程

taskWorker进程这一进城是swoole提供的异步工作进程，这些进程主要用于处理一些耗时较长的同步任务，在worker进程当中投递过来。

client跟server的交互：

1、client请求到达 Main Reactor,Client实际上是与Master进程中的某个Reactor线程发生了连接。

2、Main Reactor根据Reactor的情况，将请求注册给对应的Reactor

3、客户端有变化时Reactor将数据交给worker来处理

4、worker处理完毕，通过进程间通信(比如管道、共享内存、消息队列)发给对应的reactor。

5、reactor将响应结果发给相应的连接请求处理完成

示意图：

一个更通俗的比喻，假设Server就是一个工厂，那Reactor就是销售，接受客户订单。而Worker就是工人，当销售接到订单后，Worker去工作生产出客户要的东西。而Task_Worker可以理解为行政人员，可以帮助Worker干些杂事，让Worker专心工作。

进程的绑定事件

Master进程内的回调函数

onStart Server启动在主进程的主线程回调此函数
onShutdown 此事件在Server正常结束时发生

Manager进程内的回调函数

onManagerStart 当管理进程启动时调用它
onManagerStop 当管理进程结束时调用它
onWorkerError 当worker/task_worker进程发生异常后会在Manager进程内回调此函数

Worker进程内的回调函数

onWorkerStart 此事件在Worker进程/Task进程启动时发生
onWorkerStop 此事件在worker进程终止时发生。
onConnect 有新的连接进入时，在worker进程中回调
onClose TCP客户端连接关闭后，在worker进程中回调此函数
onReceive 接收到数据时回调此函数，发生在worker进程中
onRequest 有新的连接进入时，在worker进程中回调
onPacket 接收到UDP数据包时回调此函数，发生在worker进程中
onFinish 当worker进程投递的任务在task_worker中完成时，task进程会通过finish()方法将任务处理的结果发送给worker进程。
onWorkerExit 仅在开启reload_async特性后有效。异步重启特性
onPipeMessage 当工作进程收到由 sendMessage 发送的管道消息时会触发事件

Task进程内的回调函数

onTask 在task_worker进程内被调用。worker进程可以使用swoole_server_task函数向task_worker进程投递新的任务
onWorkerStart 此事件在Worker进程/Task进程启动时发生
onPipeMessage 当工作进程收到由 sendMessage 发送的管道消息时会触发事件

3.5、swoole运行模式及热重启

Swoole之所以性能卓越，是因为Swoole减少了每一次请求加载PHP文件以及初始化的开销。但是这种优势也导致开发者无法像过去一样，修改PHP文件，重新请求，就能获取到新代码的运行结果。如果需要新代码开始执行，往往需要先关闭服务器然后重启，这样才能使得新文件被加载进内存运行，这样很明显不能满足开发者的需求。幸运的是，Swoole提供了这样的功能。

在swoole中，我们可以向主进程发送各种不同的信号，主进程根据接收到的信号类型做出不同的处理。比如下面这几个

1、kill -SIGTERM master_pid 终止Swoole程序,一种优雅的终止信号，会待进程执行完当前程序之后中断，而不是直接干掉进程

2、kill -USR1 master_pid 重启所有的Worker进程

3、kill -USR2|-12 master_pid 重启所有的Task Worker进程

当USR1信号被发送给Master进程后，Master进程会将同样的信号通过Manager进程转发Worker进程，收到此信号的Worker进程会在处理完正在执行的逻辑之后，释放进程内存，关闭自己，然后由Manager进程重启一个新的Worker进程。新的Worker进程会占用新的内存空间，重新加载文件。

具体场景：

如果是上线的项目，一台繁忙的后端服务器随时都在处理请求，如果管理员通过kill进程方式来终止/重启服务器程序，可能导致刚好代码执行到一半终止。

这种情况下会产生数据的不一致。如交易系统中，支付逻辑的下一段是发货，假设在支付逻辑之后进程被终止了。会导致用户支付了货币，但并没有发货，后果非常严重。

如何解决？

这个时候我们需要考虑如何平滑重启server的问题了。所谓的平滑重启，也叫“热重启”，就是在不影响用户的情况下重启服务，更新内存中已经加载的php程序代码，从而达到对业务逻辑的更新。

swoole为我们提供了平滑重启机制，我们只需要向swoole_server的主进程发送特定的信号，即可完成对server的重启。

注意事项：

1、更新仅仅只是针对worker进程，也就是写在master进程跟manger进程当中更新代码并不生效，也就是说只有在onWorkerStart回调之后加载的文件，重启才有意义。在Worker进程启动之前就已经加载到内存中的文件，如果想让它重新生效，只能关闭server再重启。

2、直接写在worker代码当中的逻辑是不会生效的，就算发送了信号也不会，需要通过include方式引入相关的业务逻辑代码才会生效