1. 预备知识

2. 使用PHP socket扩展

1. <?php
2. /**
3. * File name server.php
4. * 服务器端代码
5. *
6. * @author guisu.huang
7. * @since 2012-04-11
8. *
9. */
10. //确保在连接客户端时不会超时
11. set_time_limit(0);
12. //设置IP和端口号
13. $address = "127.0.0.1";
14. $port = 2046; //调试的时候，可以多换端口来测试程序！
15. /**
16. * 创建一个SOCKET
17. * AF_INET=是ipv4 如果用ipv6，则参数为 AF_INET6
18. * SOCK_STREAM为socket的tcp类型，如果是UDP则使用SOCK_DGRAM
19. */
20. $sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP) or die("socket_create() 失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
21. //阻塞模式
22. socket_set_block($sock) or die("socket_set_block() 失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
23. //绑定到socket端口
24. $result = socket_bind($sock, $address, $port) or die("socket_bind() 失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
25. //开始监听
26. $result = socket_listen($sock, 4) or die("socket_listen() 失败的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
27. echo "OK\nBinding the socket on $address:$port ... ";
28. echo "OK\nNow ready to accept connections.\nListening on the socket ... \n";
29. do { // never stop the daemon
30. //它接收连接请求并调用一个子连接Socket来处理客户端和服务器间的信息
31. $msgsock = socket_accept($sock) or  die("socket_accept() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
32. //读取客户端数据
33. echo "Read client data \n";
34. //socket_read函数会一直读取客户端数据,直到遇见\n,\t或者\0字符.PHP脚本把这写字符看做是输入的结束符.
35. $buf = socket_read($msgsock, 8192);
36. echo "Received msg: $buf   \n";
37. //数据传送 向客户端写入返回结果
38. $msg = "welcome \n";
39. socket_write($msgsock, $msg, strlen($msg)) or die("socket_write() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) ."/n");
40. //一旦输出被返回到客户端,父/子socket都应通过socket_close($msgsock)函数来终止
41. socket_close($msgsock);
42. } while (true);
43. socket_close($sock);

1. <?php
2. /**
3. * File name:client.php
4. * 客户端代码
5. *
6. * @author guisu.huang
7. * @since 2012-04-11
8. */
9. set_time_limit(0);
10. $host = "127.0.0.1";
11. $port = 2046;
12. $socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)or die("Could not create  socket\n"); // 创建一个Socket
13. $connection = socket_connect($socket, $host, $port) or die("Could not connet server\n");    //  连接
14. socket_write($socket, "hello socket") or die("Write failed\n"); // 数据传送 向服务器发送消息
15. while ($buff = socket_read($socket, 1024, PHP_NORMAL_READ)) {
16. echo("Response was:" . $buff . "\n");
17. }
18. socket_close($socket);

php server.php

这里注意socket_read函数：

可选的类型参数是一个命名的常数：
PHP_BINARY_READ - 使用系统recv（）函数。用于读取二进制数据的安全。 （在PHP>“默认= 4.1.0）
PHP_NORMAL_READ - 读停在\ n或\r（在PHP <= 4.0.6默认）  

针对参数PHP_NORMAL_READ ，如果服务器的响应结果没有\ n。造成socket_read(): unable to read from socket

原文：http://rango.swoole.com/archives/508

1) 多进程/多线程同步阻塞

最早的服务器端程序都是通过多进程、多线程来解决并发IO的问题。进程模型出现的最早，从Unix系统诞生就开始有了进程的概念。最早的服务器端程序一般都是Accept一个客户端连接就创建一个进程，然后子进程进入循环同步阻塞地与客户端连接进行交互，收发处理数据。

多线程模式出现要晚一些，线程与进程相比更轻量，而且线程之间是共享内存堆栈的，所以不同的线程之间交互非常容易实现。比如聊天室这样的程序，客户端连接之间可以交互，比聊天室中的玩家可以任意的其他人发消息。用多线程模式实现非常简单，线程中可以直接读写某一个客户端连接。而多进程模式就要用到管道、消息队列、共享内存实现数据交互，统称进程间通信（IPC）复杂的技术才能实现。

代码实例：

多进程/线程模型的流程是

1. 创建一个 socket，绑定服务器端口（bind），监听端口（listen），在PHP中用stream_socket_server一个函数就能完成上面3个步骤，当然也可以使用php sockets扩展分别实现。
2. 进入while循环，阻塞在accept操作上，等待客户端连接进入。此时程序会进入随眠状态，直到有新的客户端发起connect到服务器，操作系统会唤醒此进程。accept函数返回客户端连接的socket
3. 主进程在多进程模型下通过fork（php: pcntl_fork）创建子进程，多线程模型下使用pthread_create（php: new Thread）创建子线程。下文如无特殊声明将使用进程同时表示进程/线程。
4. 子进程创建成功后进入while循环，阻塞在recv（php: fread）调用上，等待客户端向服务器发送数据。收到数据后服务器程序进行处理然后使用send（php: fwrite）向客户端发送响应。长连接的服务会持续与客户端交互，而短连接服务一般收到响应就会close。
5. 当客户端连接关闭时，子进程退出并销毁所有资源。主进程会回收掉此子进程。

这种模式最大的问题是，进程/线程创建和销毁的开销很大。所以上面的模式没办法应用于非常繁忙的服务器程序。对应的改进版解决了此问题，这就是经典的Leader-Follower模型。

代码实例：

它的特点是程序启动后就会创建N个进程。每个子进程进入Accept，等待新的连接进入。当客户端连接到服务器时，其中一个子进程会被唤醒，开始处理客户端请求，并且不再接受新的TCP连接。当此连接关闭时，子进程会释放，重新进入Accept，参与处理新的连接。

这个模型的优势是完全可以复用进程，没有额外消耗，性能非常好。很多常见的服务器程序都是基于此模型的，比如Apache、PHP-FPM。

多进程模型也有一些缺点。

1. 这种模型严重依赖进程的数量解决并发问题，一个客户端连接就需要占用一个进程，工作进程的数量有多少，并发处理能力就有多少。操作系统可以创建的进程数量是有限的。
2. 启动大量进程会带来额外的进程调度消耗。数百个进程时可能进程上下文切换调度消耗占CPU不到1%可以忽略不接，如果启动数千甚至数万个进程，消耗就会直线上升。调度消耗可能占到CPU的百分之几十甚至100%。

另外有一些场景多进程模型无法解决，比如即时聊天程序（IM），一台服务器要同时维持上万甚至几十万上百万的连接（经典的C10K问题），多进程模型就力不从心了。

还有一种场景也是多进程模型的软肋。通常Web服务器启动100个进程，如果一个请求消耗100ms，100个进程可以提供1000qps，这样的处理能力还是不错的。但是如果请求内要调用外网Http接口，像QQ、微博登录，耗时会很长，一个请求需要10s。那一个进程1秒只能处理0.1个请求，100个进程只能达到10qps，这样的处理能力就太差了。

有没有一种技术可以在一个进程内处理所有并发IO呢？答案是有，这就是IO复用技术。

IO复用/事件循环/异步非阻塞

其实IO复用的历史和多进程一样长，Linux很早就提供了select系统调用，可以在一个进程内维持1024个连接。后来又加入了poll系统调用，poll做了一些改进，解决了1024限制的问题，可以维持任意数量的连接。但select/poll还有一个问题就是，它需要循环检测连接是否有事件。这样问题就来了，如果服务器有100万个连接，在某一时间只有一个连接向服务器发送了数据，select/poll需要做循环100万次，其中只有1次是命中的，剩下的99万9999次都是无效的，白白浪费了CPU资源。

直到linux 2.6内核提供了新的epoll系统调用，可以维持无限数量的连接，而且无需轮询，这才真正解决了C10K问题。现在各种高并发异步IO的服务器程序都是基于epoll实现的，比如Nginx、Node.js、Erlang、Golang。像node.js这样单进程单线程的程序，都可以维持超过1百万TCP连接，全部归功于epoll技术。

IO复用异步非阻塞程序使用经典的Reactor模型，Reactor顾名思义就是反应堆的意思，它本身不处理任何数据收发。只是可以监视一个socket句柄的事件变化。

Reactor有4个核心的操作：

1. add添加socket监听到reactor，可以是listen socket也可以使客户端socket，也可以是管道、eventfd、信号等
2. set修改事件监听，可以设置监听的类型，如可读、可写。可读很好理解，对于listen socket就是有新客户端连接到来了需要accept。对于客户端连接就是收到数据，需要recv。可写事件比较难理解一些。一个SOCKET是有缓存区的，如果要向客户端连接发送2M的数据，一次性是发不出去的，操作系统默认TCP缓存区只有256K。一次性只能发256K，缓存区满了之后send就会返回EAGAIN错误。这时候就要监听可写事件，在纯异步的编程中，必须去监听可写才能保证send操作是完全非阻塞的。
3. del从reactor中移除，不再监听事件
4. callback就是事件发生后对应的处理逻辑，一般在add/set时制定。C语言用函数指针实现，JS可以用匿名函数，PHP可以用匿名函数、对象方法数组、字符串函数名。

4. PHP socket内部源码

1. /* {{{ proto resource socket_create(int domain, int type, int protocol) U
2. Creates an endpoint for communication in the domain specified by domain, of type specified by type */
3. PHP_FUNCTION(socket_create)
4. {
5. long            arg1, arg2, arg3;
6. php_socket      *php_sock = (php_socket*)emalloc(sizeof(php_socket));
7. if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "lll", &arg1, &arg2, &arg3) == FAILURE) {
8. efree(php_sock);
9. return;
10. }
11. if (arg1 != AF_UNIX
12. #if HAVE_IPV6
13. && arg1 != AF_INET6
14. #endif
15. && arg1 != AF_INET) {
16. php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "invalid socket domain [%ld] specified for argument 1, assuming AF_INET", arg1);
17. arg1 = AF_INET;
18. }
19. if (arg2 > 10) {
20. php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "invalid socket type [%ld] specified for argument 2, assuming SOCK_STREAM", arg2);
21. arg2 = SOCK_STREAM;
22. }
23. php_sock->bsd_socket = socket(arg1, arg2, arg3);
24. php_sock->type = arg1;
25. if (IS_INVALID_SOCKET(php_sock)) {
26. SOCKETS_G(last_error) = errno;
27. php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "Unable to create socket [%d]: %s", errno, php_strerror(errno TSRMLS_CC));
28. efree(php_sock);
29. RETURN_FALSE;
30. }
31. php_sock->error = 0;
32. php_sock->blocking = 1;
33. 1257,1-8      61%
34. ZEND_REGISTER_RESOURCE(return_value, php_sock, le_socket);
35. }
36. /* }}} */

1. //初始化Socket
2. if( (socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){
3. printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);
4. exit(0);
5. }

函数名 描述
socket_accept() 接受一个Socket连接
socket_bind() 把socket绑定在一个IP地址和端口上
socket_clear_error() 清除socket的错误或最后的错误代码
socket_close() 关闭一个socket资源
socket_connect() 开始一个socket连接
socket_create_listen() 在指定端口打开一个socket监听
socket_create_pair() 产生一对没有差别的socket到一个数组里
socket_create() 产生一个socket，相当于产生一个socket的数据结构
socket_get_option() 获取socket选项
socket_getpeername() 获取远程类似主机的ip地址
socket_getsockname() 获取本地socket的ip地址
socket_iovec_add() 添加一个新的向量到一个分散/聚合的数组
socket_iovec_alloc() 这个函数创建一个能够发送接收读写的iovec数据结构
socket_iovec_delete() 删除一个已分配的iovec
socket_iovec_fetch() 返回指定的iovec资源的数据
socket_iovec_free() 释放一个iovec资源
socket_iovec_set() 设置iovec的数据新值
socket_last_error() 获取当前socket的最后错误代码
socket_listen() 监听由指定socket的所有连接
socket_read() 读取指定长度的数据
socket_readv() 读取从分散/聚合数组过来的数据
socket_recv() 从socket里结束数据到缓存
socket_recvfrom() 接受数据从指定的socket，如果没有指定则默认当前socket
socket_recvmsg() 从iovec里接受消息
socket_select() 多路选择
socket_send() 这个函数发送数据到已连接的socket
socket_sendmsg() 发送消息到socket
socket_sendto() 发送消息到指定地址的socket
socket_set_block() 在socket里设置为块模式
socket_set_nonblock() socket里设置为非块模式
socket_set_option() 设置socket选项
socket_shutdown() 这个函数允许你关闭读、写、或指定的socket
socket_strerror() 返回指定错误号的周详错误
socket_write() 写数据到socket缓存
socket_writev() 写数据到分散/聚合数组

6. PHP Socket模拟请求

1. /**
2. *
3. * @param $data= array=array('key'=>value)
4. */
5. function post_contents($data = array()) {
6. $post = $data ? http_build_query($data) : '';
7. $header = "POST /test/ HTTP/1.1" . "\n";
8. $header .= "User-Agent: Mozilla/4.0+(compatible;+MSIE+6.0;+Windows+NT+5.1;+SV1)" . "\n";
9. $header .= "Host: localhost" . "\n";
10. $header .= "Accept: */*" . "\n";
11. $header .= "Referer: http://localhost/test/" . "\n";
12. $header .= "Content-Length: ". strlen($post) . "\n";
13. $header .= "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded" . "\n";
14. $header .= "\r\n";
15. $ddd = $header . $post;
16. $fp = stream_socket_client("tcp://localhost:80", $errno, $errstr, 30);
17. $response = '';
18. if (!$fp) {
19. echo "$errstr ($errno)<br />\n";
20. } else {
21. fwrite($fp, $ddd);
22. $i = 1;
23. while ( !feof($fp) ) {
24. $r = fgets($fp, 1024);
25. $response .= $r;
26. //处理这一行
27. }
28. }
29. fclose($fp);
30. return $response;
31. }

1. while ( !feof($fp) ) {
2. $r = fgets($fp, 1024);
3. $response .= $r;
4. }

1. $fp = fopen("myfile.txt", "r");
2. while (!feof($fp)) {
3. $current_line = fgets($fp);
4. //对结果做进一步处理,防止进入死循环
5. }