Swoole引擎原理的快速入門乾貨

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過去一年使用PHP和Java兩種技術棧完成了一個遊戲服務器項目。因爲項目中有高頻的網絡請求，因此PHP技術棧嘗試使用Swoole引擎（基於事件的高性能異步並行網絡通訊引擎）來完成部分遊戲業務。

Swoole的安裝

安裝swoole很簡單，因爲是國人作的項目，不少issue能夠在官網文檔找到答案。安裝分兩種：

• 編譯安裝。直接去github或者gitee去下載官方的發行版，編譯安裝後，將so拓展寫入php.ini文件。
• 容器安裝。swoole引擎應用普遍，因此hub上有不少可用的容器，選擇須要的pull一下便可。

具體操做百度一下便可，網上相關內容不少。

Swoole引擎的優點

1. 常駐內存。傳統 PHP框架或者單文件，在處理每一個請求以前，都要作一遍加載框架文件、配置的操做，請求完成以後會釋放全部資源和內存，無須擔憂內存泄漏。可是若是請求數量上升，併發很高的時候，快速建立資源，又立刻釋放，會致使 PHP 程序運行效率急劇降低。而使用 Swoole 則沒有這個問題：PHP的代碼加載到內存後，擁有更長的生命週期，這樣創建的數據庫鏈接和其餘大的對象，不被釋放。每次請求只須要處理不多的代碼，而這些代碼只在第一次運行時，被 PHP 解析器編譯，駐留內存。之後都是直接載入 OPCODE ，讓 Zend 引擎直接運行。另外，以前PHP不能實現的，如數據庫鏈接池，緩存鏈接池均可以在Swoole引擎下實現。系統的運行效率會大大提升。
2. 快速開發。Swoole引擎提供了PHP語言的異步多線程服務器，異步TCP/UDP網絡客戶端，異步MySQL，異步Redis，數據庫鏈接池，AsyncTask，消息隊列，毫秒定時器，異步文件讀寫，異步DNS查詢。 Swoole內置了Http/WebSocket服務器端/客戶端、Http2.0服務器端。
3. 協程編程模式。Swoole4可使用徹底同步的代碼實現異步程序。PHP代碼無需額外增長任何關鍵詞，底層自動進行協程調度，實現異步IO。

Swoole引擎的流程解析

Swoole運行的流程圖以下：

Swoole中的線程或進程

結構圖以下：

Swoole引擎分爲兩種模式：單線程模式和進程模式。本文只討論進程模式。具體二者區別官方文檔中有說明。

Master進程

用於處理swoole核心事件，好比來自客戶端的鏈接，本地通信的管道。master進程裏有多個線程，每一個線程運行了一個epol函數的實例。（因爲Worker進程並非由Master進程fork出來的，因此可能會出現強行kill Master進程後，Worker進程依舊存在）

Reactor線程

Swoole的主進程是一個多線程的程序。其中有一組很重要的線程，稱之爲Reactor線程。它就是真正處理TCP鏈接，收發數據的線程。
Swoole的主線程在Accept新的鏈接後，會將這個鏈接分配給一個固定的Reactor線程，並由這個線程負責監聽此socket。在socket可讀時讀取數據，並進行協議解析，將請求投遞到Worker進程。在socket可寫時將數據發送給TCP客戶端

Manager進程

swoole中worker/task進程都是由Manager進程Fork並管理的。
子進程結束運行時，manager進程負責回收此子進程，避免成爲殭屍進程。並建立新的子進程
服務器關閉時，manager進程將發送信號給全部子進程，通知子進程關閉服務
服務器reload時，manager進程會逐個關閉/重啓子進程

Worker進程

Swoole提供了完善的進程管理機制，當Worker進程異常退出，如發生PHP的致命錯誤、被其餘程序誤殺，或達到max_request次數以後正常退出。主進程會從新拉起新的Worker進程。 Worker進程內能夠像普通的apache+php或者php-fpm中寫代碼。不須要像Node.js那樣寫異步回調的代碼。

各進程的回調函數

Master內的回調函數：

• onStart
• onShutdown

Worker進程內的回調函數

• onWorkerStart
• onWorkerStop
• onConnect
• onClose
• onReceive
• onFinish

TaskWorker進程內的回調函數

• onTask
• onWorkerStart

Manager進程內的回調函數

• onManagerStart
• onManagerStop

Reactor、Worker、TaskWorker的關係

能夠理解爲Reactor就是nginx，Worker就是php-fpm。Reactor線程異步並行地處理網絡請求，而後再轉發給Worker進程中去處理。Reactor和Worker間經過UnixSocket進行通訊。
在php-fpm的應用中，常常會將一個任務異步投遞到Redis等隊列中，並在後臺啓動一些php進程異步地處理這些任務。Swoole提供的TaskWorker是一套更完整的方案，將任務的投遞、隊列、php任務處理進程管理合爲一體。經過底層提供的API能夠很是簡單地實現異步任務的處理。另外TaskWorker還能夠在任務執行完成後，再返回一個結果反饋到Worker。
Swoole的Reactor、Worker、TaskWorker之間能夠緊密的結合起來，提供更高級的使用方式。一個更通俗的比喻：假設Swoole應用服務器是一個工廠，那Reactor就是銷售，接受客戶訂單。而Worker就是工人，當銷售接到訂單後，Worker去工做生產出客戶要的東西。而TaskWorker能夠理解爲行政人員，能夠幫助Worker幹些瑣事，讓Worker專心工做。
底層會爲Worker進程、TaskWorker進程分配一個惟一的ID。不一樣的Worker和TaskWorker進程之間能夠經過sendMessage接口進行通訊。

實際項目中的各進程線程的分工：

• Manager進程：負責管理worker進程，建立或回收
• Worker進程：遊戲邏輯處理
• taskWorker進程：向客戶端髮網絡包、關閉長期不活躍的tcp鏈接

Swoole版本兼容性

該項目開發階段使用的swoole引擎版本1.9.6，後來因爲測試環境安裝成了4.3.2版本，因此嘗試業務代碼做調整。不過swoole的向下兼容很值得佩服的是，這過程當中居然只發現了一處代碼不兼容的問題：是有關swoole_server的一項配置參數，在原來版本採用了魔鬼數字進行配置的，可是到新版本，這個數字沒有被宏定義，後來經過查看swoole源碼找到了宏定義組，而後修改了這處配置。（不過版本升級順利也是基於swoole的業務代碼比較少，因此僅供參考）