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Swoole 的底层架构及原理特性

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Swoole底层架构

Swoole 的底层架构及原理特性

Swoole 主要包含以下组件：

  • Master：当我们运行启动 Swoole 的 PHP 脚本时，首先会创建该进程（它是整个应用的 root 进程），然后由该进程 fork 出 Reactor 线程和 Manager 进程。
  • Reactor：Reactor 是包含在 Master 进程中的多线程程序，用来处理 TCP 连接和数据收发（异步非阻塞方式）。Reactor 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：Manager 进程负责 fork 并维护多个 Worker 子进程。当有 Worker 子进程中止时，Manager 负责回收并创建新的 Worker 子进程，以便保持 Worker 进程总数不变；当服务器关闭时，Manager 将发送信号给所有 Worker 子进程，通知其关闭服务。
  • Worker：以多进程方式运行，每个子进程负责接受由 Reactor 线程投递的请求数据包，并执行 PHP 回调函数处理数据，然后生成响应数据并发给 Reactor 线程，由 Reactor 线程发送给 TCP 客户端。所有请求的处理逻辑都是在 Worker 子进程中完成，这是我们编写业务代码时真正要关心的部分。
  • Task Worker：功能和 Worker 进程类似，同样以多进程方式运行，但仅用于任务分发，当 Worker 进程将任务异步分发到任务队列时，Task Worker 负责从队列中消费这些任务（同步阻塞方式处理），处理完成后将结果返回给 Worker 进程。

php-fpm 和 Swoole 的主要区别

php在php-fpm中的生命周期

在传统的 php-fpm 中，php是没有web服务器的，需要借助 Nginx （Apache）来做为web服务器，然后 php-fpm 通过 Fastcgi 协议，接收 Nginx 传过来的请求，而 php-fpm 是 Master/Worker 运行模式，php-fpm 启动时，会常驻运行一个 Master 进程，来监听来自 Nginx的请求。当Master主进程收到来自 Nginx 的请求时候，就会fork多个Worker进程，来处理请求（每个Worker进程只能处理一个请求），一个Worker进程生命周期如下：

  1. 初始化模块
  2. 初始化请求（指初始php代码请求，不是http）
  3. 执行php脚本
  4. 结束请求
  5. 关闭模块

这也是PHP不适合高并发的根本原因，每处理一个http请求，PHP-FPM就会建立一个worker进程来处理，处理完请求在关闭，无论是建立或者销毁还是初始化，都会导致内存和cpu的消耗巨大（PHP是多进程的）

php在Swoole中的生命周期

在swoole中，接收一个http请求，是不需要借助Nignx这类第三方的web服务器，swoole会自已建立一个或者多个端口负责监听来处理请求，相当于swoole自已一个就做了Nginx+php-fpm的工作。

swoole采用的也是Master/Worker进程模式，不同的是Master进程下有多个Reactor线程，Master进程只负责监听Socket句柄的事件变化（类似监听对外开发的接口），而请求由Reactor线程接收和处理（处理TCP请求），并转发给Worker进程执行回调函数（PHP编写的代码），所以swoole启动的时候，需要常驻运行Master进程，启动过程如下：

  1. 初始化模块
  2. 初始化请求（与php-fpm不一样，php-fpm是每次请求都会初始化，而swoole只是启动的时候才初始化
  3. 执行PHP脚本（没有结束和关闭，Master进程会进入监听状态）
    swoole（或者是基于swoole开发的hyperf框架）都是由cli（命令行方式）运行的

对比总结

从上面比较不难看出，swoole和php-fpm的生命周期不一样。php-fpm每次接受请求都会执行一遍php代码，而swoole只会在启动的时候执行一次php代码的编译，所以在实际开发的时候，会发现传统的php-fpm在改php代码的时候，刷新网页http请求就能看到php代码的变化，但是swoole不会，swoole需要重新运行和编译才能看到代码的变化。

Swoole如何实现高并发

因为reactor基于epoll，所以每个reactor可以处理很多个连接请求。 如此，swoole就轻松的处理了高并发。

Swoole如何实现异步I/O

swoole的worker进程有2种类型：一种是普通的worker进程，一种是task worker进程。

  • worker进程是用来处理普通的耗时不是太长的请求；
  • task worker进程用来处理耗时较长的请求，比如数据库的I/O操作。

如此，通过worker、task worker结合的方式，我们就实现了异步I/O。

Swoole技术特点

  • 常驻内存，避免重复加载带来的性能损耗，提升海量性能；
  • 基于epoll，轻松支持高并发；
  • 协程异步I/O，提高对I/O密集型场景并发处理能力；
  • 支持多种通信协议，方便地开发 Http、WebSocket、TCP、UDP 等应用