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一篇文章吃透PHP进程信号处理(建议收藏)

一篇文章吃透PHP进程信号处理(建议收藏)

作者: PHP9年架构师 | 来源:发表于2020-09-05 16:47 被阅读0次

    背景

    前两周老大给安排了一个任务,写一个监听信号的包。因为我司的项目是运行在容器里边的,每次上线,需要重新打包镜像,然后启动。在重新打包之前,Dokcer会先给容器发送一个信号,然后等待一段超时时间(默认10s)后,再发送SIGKILL信号来终止容器 现在有一种情况,容器中有一个常驻进程,该常驻进程的任务是不断的消费队列里的消息。假设现在要上线,需要关杀掉容器,Docker给容器里跑的常驻进程发送一个信号,告诉它我10s后会将你关闭,假设现在已经过了9秒,常驻进程刚从队列中取出一条消息,1s内还没将后续逻辑执行完,进程就已经被杀了,此时这条消息就丢失了,且可能会产生脏数据 上边就是这次任务的背景,需要通过监听信号来决定后续如何操作。对于上边这种情况,当常驻进程收到Docker发送的关闭信号时,将该进程阻塞即可,一直sleep,直到杀掉容器。OK,清楚背景之后,下边就介绍一下PHP中的信号(后边会再整理一篇这个包如何写,并将包发布到https://packagist.org/,供需要的小伙伴使用)

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    一、在Linux操作系统中有哪些信号

    1、简单介绍信号

    信号是事件发生时对进程的通知机制,有时又称为软件中断。一个进程可以向另一个进程发送信号,比如子进程结束时都会向父进程发送一个SIGCHLD(17号信号)来通知父进程,所以有时信号也被当作一种进程间通信的机制。 在linux系统下,通常我们使用 kill -9 XXPID来结束一个进程,其实这个命令的实质就是向某进程发送SIGKILL(9号信号),对于在前台进程我们通常用Ctrl+c快捷键来结束运行,该快捷键的实质是向当前进程发送SIGINT(2号信号),而进程收到该信号的默认行为是结束运行

    2、常用信号 下边这些信号,可以使用kill -l命令进行查看

    下边介绍几个比较重要且常用的信号:

    二、PHP中处理信号相关函数

    PHP的pcntl扩展以及posix扩展为我们提供了若干操作信号的方法(若想使用这些函数,需要先安装这几个扩展) 下边具体介绍几个我在本次任务中用到的方法: declare declare结构用来设定一段代码的执行指令。declare的语法和其它流程控制结构相似

    declare (directive)   
     statement
    

    directive部分允许设定declare代码段的行为。目前只认识两个指令:ticks和encoding。declare代码段中的 statement部分将被执行——怎样执行以及执行中有什么副作用出现取决于directive中设定的指令 Ticks Tick(时钟周期)是一个在declare代码段中解释器每执行N条可计时的低级语句就会发生的事件N的值是在declare 中的directive部分用ticks=N来指定的。不是所有语句都可计时。通常条件表达式和参数表达式都不可计时。在每个tick中出现的事件是由register_tick_function()来指定的,注意每个 tick 中可以出现多个事件 更详细的内容,可查看官方文档:https://www.php.net/manual/zh/control-structures.declare.php

    <?php
    declare(ticks=1);//每执行一条时,触发register_tick_function()注册的函数
    $a=1;//在注册之前,不算
    function test(){//定义一个函数
     echo "执行\n";
    }
    register_tick_function('test');//该条注册函数会被当成低级语句被执行
    for($i=0;$i<=2;$i++){//for算一条低级语句
     $i=$i;//赋值算一条
    }
    输出:六个“执行”
    

    pcntl_signal pcntl_signal,安装一个信号处理器

     pcntl_signal ( int $signo , callback $handler [, bool $restart_syscalls = true ] ) : bool
    

    函数pcntl_signal()为signo指定的信号安装一个新的信号处理器

     declare(ticks = 1);
    pcntl_signal(SIGINT,function(){
     echo "你按了Ctrl+C".PHP_EOL;
    });
    while(1){
        sleep(1);//死循环运行低级语句
    }
    输出:当按Ctrl+C之后,会输出“你按了Ctrl+C”
    

    posix_kill

    posix_kill,向进程发送一个信号

     posix_kill ( int $pid , int $sig ) : bool
    

    第一个参数为进程ID,第二个参数为你要发送的信号

     a.php
    <?php
    declare(ticks = 1);
    echo getmypid();//获取当前进程id
    pcntl_signal(SIGINT,function(){
     echo "你给我发了SIGINT信号";
    });
    while(1){
        sleep(1);
    }
    
    b.php
    <?php
    posix_kill(执行1.php时输出的进程id, SIGINT);
    

    pcntl_signal_dispatch

    pcntl_signal_dispatch,调用等待信号的处理器

     pcntl_signal_dispatch ( void ) : bool
    

    函数pcntl_signal_dispatch()调用每个等待信号通过pcntl_signal()安装的处理器

     <?php
    echo "安装信号处理器...\n";
    pcntl_signal(SIGHUP,  function($signo) {
     echo "信号处理器被调用\n";
    });
    echo "为自己生成SIGHUP信号...\n";
    posix_kill(posix_getpid(), SIGHUP);
    echo "分发...\n";
    pcntl_signal_dispatch();
    echo "完成\n";
    ?>
    
    输出:
    安装信号处理器...
    为自己生成SIGHUP信号...
    分发...
    信号处理器被调用
    完成
    

    pcntl_async_signals()

    异步信号处理,用于启用无需 ticks (这会带来很多额外的开销)的异步信号处理。(PHP>=7.1)

     <?php
    pcntl_async_signals(true); // turn on async signals
    
    pcntl_signal(SIGHUP,  function($sig) {
     echo "SIGHUP\n";
    });
    
    posix_kill(posix_getpid(), SIGHUP);
    
    输出:
    SIGHUP
    

    三、PHP中处理信号量的方式

    前边我们知道我们可以通过declare(ticks=1)和pcntl_signal组合的方式监听信号,即每一条PHP低级语句,就会检查一次当前进程是否有未处理的信号,这其实是十分耗性能的。

    pcntl_signal的实现原理是,触发信号后先将信号加入一个队列中。然后在PHP的ticks回调函数中不断检查是否有信号,如果有信号就执行PHP中指定的回调函数,如果没有则跳出函数。

     PHP_MINIT_FUNCTION(pcntl)
    {
     php_register_signal_constants(INIT_FUNC_ARGS_PASSTHRU);
     php_pcntl_register_errno_constants(INIT_FUNC_ARGS_PASSTHRU);
     php_add_tick_function(pcntl_signal_dispatch TSRMLS_CC);
    
     return SUCCESS;
    }
    

    在PHP5.3之后,有了pcntl_signal_dispatch函数。这个时候将不在需要declare,只需要在循环中增加该函数,就可以调用信号通过了:

     <?php
    echo getmypid();//获取当前进程id
    pcntl_signal(SIGUSR1,function(){
     echo "触发信号用户自定义信号1";
    });
    while(1){
        pcntl_signal_dispatch();
        sleep(1);//死循环运行低级语句
    }
    

    大家都知道PHP的ticks=1表示每执行1行PHP代码就回调此函数。实际上大部分时间都没有信号产生,但ticks的函数一直会执行。如果一个服务器程序1秒中接收1000次请求,平均每个请求要执行1000行PHP代码。那么PHP的pcntl_signal,就带来了额外的 1000 * 1000,也就是100万次空的函数调用。这样会浪费大量的CPU资源。比较好的做法是去掉ticks,转而使用pcntl_signal_dispatch,在代码循环中自行处理信号。 pcntl_signal_dispatch 函数的实现:

     void pcntl_signal_dispatch()
    {
     //.... 这里略去一部分代码,queue即是信号队列
     while (queue) {
     if ((handle = zend_hash_index_find(&PCNTL_G(php_signal_table), queue->signo)) != NULL) {
       ZVAL_NULL(&retval);
       ZVAL_LONG(&param, queue->signo);
    
       /* Call php signal handler - Note that we do not report errors, and we ignore the return value */
       /* FIXME: this is probably broken when multiple signals are handled in this while loop (retval) */
       call_user_function(EG(function_table), NULL, handle, &retval, 1, &param TSRMLS_CC);
       zval_ptr_dtor(&param);
       zval_ptr_dtor(&retval);
      }
      next = queue->next;
      queue->next = PCNTL_G(spares);
      PCNTL_G(spares) = queue;
      queue = next;
     }
    }
    

    但是上边这种,也有个恶心的地方就是,它得放在死循环中。PHP7.1之后出来了一个完成异步的信号接收并处理的函数: pcntl_async_signals

     <?php
    //a.php
    echo getmypid();
    pcntl_async_signals(true);//开启异步监听信号
    pcntl_signal(SIGUSR1,function(){
     echo "触发信号";
        posix_kill(getmypid(),SIGSTOP);
    });
    posix_kill(getmypid(),SIGSTOP);//给进程发送暂停信号
    
    //b.php
    posix_kill(文件1进程, SIGCONT);//给进程发送继续信号
    posix_kill(文件1进程, SIGUSR1);//给进程发送user1信号
    

    通过pcntl_async_signals方法,就不用再写死循环了。

    监听信号的包:

    Rain-Life/monitorSignal
    

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