Swoole引擎原理的快速入门干货

过去半年使用PHP和Java两种技术栈完成了一个游戏服务器项目。由于项目中有高频的网络请求,所以PHP技术栈尝试使用Swoole引擎(基于事件的高性能异步并行网络通信引擎)来完成部分游戏业务。

Swoole的安装

安装swoole很简单,由于是国人做的项目,很多issue可以在官网文档找到答案。安装分两种:

  • 编译安装。直接去github或者gitee去下载官方的发行版,编译安装后,将so拓展写入php.ini文件。
  • 容器安装。swoole引擎应用广泛,所以hub上有很多可用的容器,选择需要的pull一下即可。

具体操作百度一下即可,网上相关内容很多。

Swoole引擎的优势

  1. 常驻内存。传统 PHP框架或者单文件,在处理每个请求之前,都要做一遍加载框架文件、配置的操作,请求完成之后会释放所有资源和内存,无须担心内存泄漏。但是如果请求数量上升,并发很高的时候,快速创建资源,又马上释放,会导致 PHP 程序运行效率急剧下降。而使用 Swoole 则没有这个问题:PHP的代码加载到内存后,拥有更长的生命周期,这样建立的数据库连接和其他大的对象,不被释放。每次请求只需要处理很少的代码,而这些代码只在第一次运行时,被 PHP 解析器编译,驻留内存。以后都是直接载入 OPCODE ,让 Zend 引擎直接运行。另外,之前PHP不能实现的,如数据库连接池,缓存连接池都可以在Swoole引擎下实现。系统的运行效率会大大提高。
  2. 快速开发。Swoole引擎提供了PHP语言的异步多线程服务器,异步TCP/UDP网络客户端,异步MySQL,异步Redis,数据库连接池,AsyncTask,消息队列,毫秒定时器,异步文件读写,异步DNS查询。 Swoole内置了Http/WebSocket服务器端/客户端、Http2.0服务器端。
  3. 协程编程模式。Swoole4可以使用完全同步的代码实现异步程序。PHP代码无需额外增加任何关键词,底层自动进行协程调度,实现异步IO。

Swoole引擎的流程解析

Swoole运行的流程图如下:

Swoole中的线程或进程

结构图如下:

Swoole引擎分为两种模式:单线程模式和进程模式。本文只讨论进程模式。具体两者区别官方文档中有说明。

Master进程

用于处理Swoole核心事件,比如来自客户端的连接,本地通讯的管道。master进程里有多个线程,每个线程运行了一个epol函数的实例。(由于Worker进程并不是由Master进程fork出来的,所以可能会出现强行kill Master进程后,Worker进程依旧存在)

Reactor线程

Swoole的主进程是一个多线程的程序。其中有一组很重要的线程,称之为Reactor线程。它就是真正处理TCP连接,收发数据的线程。 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,并由这个线程负责监听此socket。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

Manager进程

Swoole中worker/task进程都是由Manager进程Fork并管理的。 子进程结束运行时,manager进程负责回收此子进程,避免成为僵尸进程。并创建新的子进程 服务器关闭时,manager进程将发送信号给所有子进程,通知子进程关闭服务 服务器reload时,manager进程会逐个关闭/重启子进程

Worker进程

Swoole提供了完善的进程管理机制,当Worker进程异常退出,如发生PHP的致命错误、被其他程序误杀,或达到max_request次数之后正常退出。主进程会重新拉起新的Worker进程。 Worker进程内可以像普通的apache+php或者php-fpm中写代码。不需要像Node.js那样写异步回调的代码

各进程的回调函数

Master内的回调函数:

  • onStart
  • onShutdown

Worker进程内的回调函数

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

TaskWorker进程内的回调函数

  • onTask
  • onWorkerStart

Manager进程内的回调函数

  • onManagerStart
  • onManagerStop

Reactor、Worker、TaskWorker的关系

可以理解为Reactor就是nginx,Worker就是php-fpm。Reactor线程异步并行地处理网络请求,然后再转发给Worker进程中去处理。Reactor和Worker间通过UnixSocket进行通信。 在php-fpm的应用中,经常会将一个任务异步投递到Redis等队列中,并在后台启动一些php进程异步地处理这些任务。Swoole提供的TaskWorker是一套更完整的方案,将任务的投递、队列、php任务处理进程管理合为一体。通过底层提供的API可以非常简单地实现异步任务的处理。另外TaskWorker还可以在任务执行完成后,再返回一个结果反馈到Worker。 Swoole的Reactor、Worker、TaskWorker之间可以紧密的结合起来,提供更高级的使用方式。一个更通俗的比喻:假设Swoole应用服务器是一个工厂,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TaskWorker可以理解为行政人员,可以帮助Worker干些杂事,让Worker专心工作。 底层会为Worker进程、TaskWorker进程分配一个唯一的ID。不同的Worker和TaskWorker进程之间可以通过sendMessage接口进行通信。

实际项目中的各进程线程的分工:

  • Manager进程:负责管理worker进程,创建或回收
  • Worker进程:游戏逻辑处理
  • taskWorker进程:向客户端发网络包、关闭长期不活跃的tcp连接

Swoole版本兼容性

该项目开发阶段使用的swoole引擎版本1.9.6,后来由于测试环境安装成了4.3.2版本,所以尝试业务代码作调整。不过swoole的向下兼容很值得佩服的是,这过程中竟然只发现了一处代码不兼容的问题:是有关swoole_server的一项配置参数,在原来版本采用了魔鬼数字进行配置的,但是到新版本,这个数字没有被宏定义,后来通过查看swoole源码找到了宏定义组,然后修改了这处配置。(不过版本升级顺利也是基于swoole的业务代码比较少,所以仅供参考)

原文发布于微信公众号 - 全菜工程师小辉(mseddl)

原文发表时间:2019-05-19

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