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并发IO问题一直是服务器端编程中的技术难题，从最早的同步阻塞直接Fork进程，到Worker进程池/线程池，到现在的异步IO、协程。PHP程序员因为有强大的LAMP框架，对这类底层方面的知识知之甚少，本文目的就是详细介绍PHP进行并发IO编程的各种尝试，最后再介绍Swoole的使用，深入浅出全面解析并发IO问题。
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，线程中可以直接向某一个客户端连接发送数据。而多进程模式就要用到管道、消息队列、共享内存，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
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。
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。
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：
Reactor只是一个事件发生器，实际对socket句柄的操作，如connect/accept、send/recv、close是在callback中完成的。具体编码可参考下面的伪代码：
Reactor模型还可以与多进程、多线程结合起来用，既实现异步非阻塞IO，又利用到多核。目前流行的异步服务器程序都是这样的方式：如
协程从底层技术角度看实际上还是异步IO Reactor模型，应用层自行实现了任务调度，借助Reactor切换各个当前执行的用户态线程，但用户代码中完全感知不到Reactor的存在。
PHP的优点：
另外PHP有超过20年的历史，生态圈是非常大的，在Github可以找到很多代码。
PHP的缺点：
所以PHP
基于上面的扩展使用纯PHP就可以完全实现异步网络服务器和客户端程序。但是想实现一个类似于多IO线程，还是有很多繁琐的编程工作要做，包括如何来管理连接，如何来保证数据的收发原则性，网络协议的处理。另外PHP代码在协议处理部分性能是比较差的，所以我启动了一个新的开源项目Swoole，使用C语言和PHP结合来完成了这项工作。灵活多变的业务模块使用PHP开发效率高，基础的底层和协议处理部分用C语言实现，保证了高性能。它以扩展的方式加载到了PHP中，提供了一个完整的网络通信的框架，然后PHP的代码去写一些业务。它的模型是基于多线程Reactor+多进程Worker，既支持全异步，也支持半异步半同步。
实例代码在https://github.com/swoole/swoole-src 主页查看。
异步TCP服务器：
在这里new swoole_server对象，然后参数传入监听的HOST和PORT，然后设置了3个回调函数，分别是onConnect有新的连接进入、onReceive收到了某一个客户端的数据、onClose某个客户端关闭了连接。最后调用start启动服务器程序。swoole底层会根据当前机器有多少CPU核数，启动对应数量的Reactor线程和Worker进程。
异步客户端：
客户端的使用方法和服务器类似只是回调事件有4个，onConnect成功连接到服务器，这时可以去发送数据到服务器。onError连接服务器失败。onReceive服务器向客户端连接发送了数据。onClose连接关闭。
设置完事件回调后，发起connect到服务器，参数是服务器的IP,PORT和超时时间。
同步客户端：
同步客户端不需要设置任何事件回调，它没有Reactor监听，是阻塞串行的。等待IO完成才会进入下一步。
异步任务：
异步任务功能用于在一个纯异步的Server程序中去执行一个耗时的或者阻塞的函数。底层实现使用进程池，任务完成后会触发onFinish，程序中可以得到任务处理的结果。比如一个IM需要广播，如果直接在异步代码中广播可能会影响其他事件的处理。另外文件读写也可以使用异步任务实现，因为文件句柄没办法像socket一样使用Reactor监听。因为文件句柄总是可读的，直接读取文件可能会使服务器程序阻塞，使用异步任务是非常好的选择。
异步毫秒定时器
这2个接口实现了类似JS的setInterval、setTimeout函数功能，可以设置在n毫秒间隔实现一个函数或 n毫秒后执行一个函数。
异步MySQL客户端
swoole还提供一个内置连接池的MySQL异步客户端，可以设定最大使用MySQL连接数。并发SQL请求可以复用这些连接，而不是重复创建，这样可以保护MySQL避免连接资源被耗尽。
异步Redis客户端
异步的Web程序
程序的逻辑是从Redis中读取一个数据，然后显示HTML页面。使用ab压测性能如下：
同样的逻辑在php-fpm下的性能测试结果如下：
WebSocket程序
swoole内置了websocket服务器，可以基于此实现Web页面主动推送的功能，比如WebIM。有一个开源项目可以作为参考。https://github.com/matyhtf/php-webim
异步编程一般使用回调方式，如果遇到非常复杂的逻辑，可能会层层嵌套回调函数。协程就可以解决此问题，可以顺序编写代码，但运行时是异步非阻塞的。腾讯的工程师基于Swoole扩展和PHP5.5的Yield/Generator语法实现类似于Golang的协程，项目名称为TSF（Tencent Server Framework），开源项目地址：https://github.com/tencent-php/tsf。目前在腾讯公司的企业QQ、QQ公众号项目以及车轮忽略的查违章项目有大规模应用 。
TSF使用也非常简单，下面调用了3个IO操作，完全是串行的写法。但实际上是异步非阻塞执行的。TSF底层调度器接管了程序的执行，在对应的IO完成后才会向下继续执行。
PHP和Swoole都可以在ARM平台上编译运行，所以在树莓派系统上也可以使用PHP+Swoole来开发网络通信的程序。
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原文地址：http://www.cnblogs.com/chunguang/p/5538125.html
