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时间  2019-11-11
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一篇文章：php

Gearman介绍、调研、测试与原理分析html

gearman是什么？mysql

它是分布式的程序调用框架，可完成跨语言的相互调用，适合在后台运行工做任务。最初是2005年perl版本，2008年发布C/C++版本。目前大部分源码都是（Gearmand服务job Server）C++，各个API实现有各类语言的版本。PHP的Client API与Worker API实现为C扩展，在PHP官方网站有此扩展的中英文文档。linux

gearman架构中的三个角色git

client：请求的发起者，工做任务的需求方（能够是C、PHP、Java、Perl、Mysql udf等等）github

Job Server：请求的调度者，负责将client的请求转发给相应的worker（gearmand服务进程建立）sql

worker：请求的处理者（能够是C、PHP、Java、Perl等等）ubuntu

gearman是如何工做的？api

 

从上图能够看出，Gearman Client API，Gearman Worker API，Gearman Job Server都是由gearman自己提供，咱们在应用中只须要调用便可。目前client与worker api都很丰富。服务器

gearman的吞吐能力

通过的测试，结果以下：

系统环境：ubuntu-14.0.4 1个CPU 4核 2G内存 （虚拟机）

默认启动：./gearmand -d

client.php

  
<?php
echo "starting...", microtime(true), "\n";
$gmc = new GearmanClient();
$gmc->setCompleteCallBack(function($task){
//echo $task->data(), "\n";
});
$gmc->addServer("127.0.0.1", 4730);
for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
     $gmc->addTaskBackground("reserve", "just test it", null, $i);
}
$gmc->runTasks();
echo "end...", microtime(true), "\n";

 

   

worker.php

  
<?php
$gmw = new GearmanWorker();
$gmw->addServer("127.0.0.1", 4730);
$gmw->addFunction("reserve", function($job) {
     if ($job->unique() == 99999) {
          echo microtime(true), "\n";
     }
     return strrev($job->workload());
});
while($gmw->work());

 

   

启动一个job server实例：job server IP:127.0.0.1 PORT:4730

启动一个worker: php worker.php

worker注册reserve函数，将client的job字符串反转后返回。

client工做任务的消息为：just test it（12字节）

同步：4100/s异步：25700/s

memcached内存准持久化的吞吐能力测试./gearmand -d -q libmemcached --libmemcached-servers=127.0.0.1:11211

client投递100000个工做任务：16400/s

gearman典型的部署结构

 

从上图能够看出，gearman支持的特性：

1.高可用

启动两个job server，他们是独立的服务进程，有各自的内存队列。当一个job server进程出现故障，另外一个job server能够正常调度。（worker api与client api能够完成job server故障的切换）。在任什么时候候咱们能够关闭某个worker，即便那个worker正在处理工做任务（Gearman不会让正在被执行的job丢失的，因为worker在工做时与Job server是长链接，因此一旦worker发生异常，Job server可以迅速感知并从新派发这个异常worker刚才正在执行的工做）

2.负载均衡（附gearman协议会详细解释）

job server并不主动分派工做任务，而是由worker从空闲状态唤醒以后到job server主动抓取工做任务。

3.可扩展

松耦合的接口和无状态的job，只须要启动一个worker，注册到Job server集群便可。新加入的worker不会对现有系统有任何的影响。

4.分布式

gearman是分布式的任务分发框架，worker与job server，client与job server通讯基于tcp的socket链接。

5.队列机制

gearman内置内存队列，默认状况队列最大容量为300W，能够配置最大支持2^32-1，即4 294 967 295。

6.高性能

做为Gearman的核心，Job server的是用C/C++实现的，因为只是作简单的任务派发，所以系统的瓶颈不会出在Job server上。

两种工做任务

后台工做任务Background job——时序图

 

由图可知，client提交完job，job server成功接收后返回JOB_CREATED响应以后，client就断开与job server之间的连接了。后续不管发生什么事情，client都是不关心的。一样，job的执行结果client端也没办法经过Gearman消息框架 得到。

通常工做任务Non-background job——时序图

 

由图可知，client端在job执行的整个过程当中，与job server端的连接都是保持着的，这也给job完成后job server返回执行结果给client提供了通路。同时，在job执行过程中，client端还能够发起job status的查询。固然，这须要worker端的支持的。

关于持久化

对于队列持久化的问题，是一个值得考虑的问题。持久化必然影响高性能。gearman支持后台工做任务的持久化，支持drizzle、mysql、memcached的持久化。对于client提交的background job，Job server除了将其放在内存队列中进行派发以外，还会将其持久化到外部的持久化队列中。一旦Job server发生问题重启，外部持久化队列中的background job将会被恢复到内存中，参与Job server新的派发当中。这保证了已提交未执行的background job不会因为Job server发生异常而丢失。而且我测试发现若是开启了持久化，那么后台工做任务会先将工做任务写到持久化介质，而后在入内存队列，再执行。非后台工做任务，因为client与job server是保持长链接的状态，若是工做任务执行异常，client能够灵活处理，因此无须持久化。

gearman框架中的一个问题

从典型部署结构看出，两个Job server之间是没有链接的。也就是Job server间是不共享background job的。若是经过让两个Job server指向同一个持久化队列，可让两个Job serer互相备份。但实际上，这样是行不通的。由于Job server只有在启动时才会将持久化队列中的background job转入到内存队列。也就是说，Job server1若是宕机且永远不启动，Job server2一直正常运行，那么Job server1宕机前被提交到Job server1的未被执行的background job将永远都呆在持久化队列中，得不到执行。另外若是多个job server实例指向同一个持久化队列，同时重启多个job server实例会致使持久队列中的工做任务被屡次载入，从而致使消息重复处理。

我建议的部署结构 

 

采用memcached作后台工做任务的准持久化队列，最好memcached和job server在内网的不一样机器。两个机器的两个服务同时挂掉的可能性比较小，同时也保证了高性能。并且memcached应该为两个相互独立实例，防止其上述的gearman框架中的问题。咱们能够作一个监控脚本，若是某个job server异常退出，能够重启，也最大化的保证了job server的高可用。

关于gearman的管理工具

目前有一个如今的管理工具，https://github.com/brianlmoon/GearmanManager，可是只支持php-5.2，不过能够自行修改支持php-5.4，我建议若是使用PHP做为worker进程，使用php-5.4以上的版本。该工具的设计方法能够借鉴，能够比较好的管理gearman worker。时间有限，尚未深刻研究。

应用场景

1.结合linux crontab，php脚本负责产生job，将任务分发到多台服务器周期性的并发执行。能够取代目前咱们比较多的crontab的工做任务。

2.邮件短信发送

3.异步log

4.跨语言相互调用（对于密集型计算的需求，能够用C实现，PHP直接调用）

5.其余耗时脚本

gearman安装（unbuntu）

1.下载

#wget https://launchpadlibrarian.net/165674261/gearmand-1.1.12.tar.gz

2.安装依赖包

#sudo apt-get install libboost1.55-all-dev gperf libevent libevent-dev uuid libmemcached-dev

#tar zxvf gearmand-1.1.12.tar.gz

#cd gearmand-1.1.12.tar.gz

#./configure --prefix=/home/phpboy/Server/gearman

#make & make install

3.启动

a)默认启动

./gearman -d

b)支持memcached准持久化

./gearmand -d -q libmemcached --libmemcached-servers=127.0.0.1:11211

4.安装php的gearman扩展

#wget http://pecl.php.net/get/gearman-1.1.2.tgz

#tar zxvf gearman-1.1.2.tgz#cd gearman-1.1.2

#phpize

#./configure --with-php-config=php-config

#make & make install

5.php client api与php worker api的测试，能够用上面个人测试的示例

附gearmand（job server的启动参数简单说明）

-b, –backlog=BACKLOG 链接请求队列的最大值

-d, –daemon Daemon 守护进程化

-f, –file-descriptors=FDS 可打开的文件描述符数量

-h, –help

-l, –log-file=FILE Log 日志文件

-L, –listen=ADDRESS 开启监听的地址

-p, –port=PORT 开启监听的端口

-P, –pid-file=FILE File pid file

-r,–protocol=PROTOCOL 使用的协议

-q, –queue-type=QUEUE 持久化队列类型

-t, –threads=THREADS I/O线程数量

-u, –user=USER 进程的有效用户名

libdrizzle Options:

--libdrizzle-host=HOST Host of server.

--libdrizzle-port=PORT Port of server.

--libdrizzle-uds=UDS Unix domain socket for server.

--libdrizzle-user=USER User name for authentication.

--libdrizzle-password=PASSWORD Password for authentication.

--libdrizzle-db=DB Database to use.

--libdrizzle-table=TABLE Table to use.

--libdrizzle-mysql Use MySQL protocol.

libmemcached Options:

--libmemcached-servers=SERVER_LIST List of Memcached servers to use.

libsqlite3 Options:

--libsqlite3-db=DB Database file to use.

--libsqlite3-table=TABLE Table to use.

libpq Options:

--libpq-conninfo=STRING PostgreSQL connection information string.

--libpq-table=TABLE Table to use.

http Options:

--http-port=PORT Port to listen on.

附gearman通讯协议，我的翻译与理解：

总括

Gearman工做在TCP上，默认端口为4730，client与job server、worker与job server的通讯都基于此tcp的socket链接。client是工做任务的发起者，worker是能够注册处理函数的工做任务执行者，job server为工做的调度者。协议包含请求报文与响应报文两个部分，全部发向job server的数据包（TCP报文段的数据部分）认为是请求报文，全部从job server发出的数据包（TCP报文段的数据部分）认为是响应报文。worker或者client与job server间的通讯是基于二进制数据流的，但在管理client也有基于行文本协议的通讯。

请求的报文体

响应的报文体

、

 

二进制包

请求报文与响应报文是由二进制包封装。一个二进制包由头header和可选的数据部分data组成。

header的组成

a.报文类别，请求报文或者响应报文，4个字节
"\0REQ" 请求报文
"\0RES" 响应报文

b.包类型，高（大）字节序（网络字节序），4个字节可能的类型有

类型值 名称 报文类型 发送者

1 CAN_DO REQ Worker

2 CANT_DO REQ Worker

3 RESET_ABILITIES REQ Worker

4 PRE_SLEEP REQ Worker

5 (unused) - -

6 NOOP RES Worker

7 SUBMIT_JOB REQ Client

8 JOB_CREATED RES Client

9 GRAB_JOB REQ Worker

10 NO_JOB RES Worker

11 JOB_ASSIGN RES Worker

12 WORK_STATUS REQ Worker

13 WORK_COMPLETE REQ Worker

14 WORK_FAIL REQ Worker

15 GET_STATUS REQ Client

16 ECHO_REQ REQ Client/Worker

17 ECHO_RES RES Client/Worker

18 SUBMIT_JOB_BG REQ Client

19 ERROR RES Client/Worker

20 STATUS_RES RES Client

21 SUBMIT_JOB_HIGH REQ Client

22 SET_CLIENT_ID REQ Worker

23 CAN_DO_TIMEOUT REQ Worker

24 ALL_YOURS REQ Worker

25 WORK_EXCEPTION REQ Worker

26 OPTION_REQ REQ Client/Worker

27 OPTION_RES RES Client/Worker

28 WORK_DATA REQ Worker

29 WORK_WARNING REQ Worker

30 GRAB_JOB_UNIQ REQ Worker

31 JOB_ASSIGN_UNIQ RES Worker

32 SUBMIT_JOB_HIGH_BG REQ Client

33 SUBMIT_JOB_LOW REQ Client

34 SUBMIT_JOB_LOW_BG REQ Client

35 SUBMIT_JOB_SCHED REQ Client

36 SUBMIT_JOB_EPOCH REQ Client

c.可选数据部分长度，高（大）字节序（网络字节序），4个字节，可表示的值为4294967295

数据部分，数据部分的各个部分为null字符分隔。

具体各包类型的说明

client和worker均可以发送的请求报文：

ECHO_REQ

当job server收到此包类型的请求报文时，就简单的产生一个包类型为ECHO_RES，同时将请求报文的数据部分做为响应报文的数据部分的报文。主要用于测试或者调试

如：

Client -> Job Server

00 52 45 51 \0REQ 报文类型

00 00 00 a0 16 (Packet type: ECHO_ERQ)

00 00 00 04 4 (Packet length)

74 65 73 74 test (Workload)

client和worker均可以接收的响应报文：

ECHO_RES

当job server响应ECHO_REQ报文时发送的包类型为ECHO_RES的响应报文

如：

Job Server -> Client

00 52 45 53 \0RES 报文类型

00 00 00 a1 17 (Packet type: ECHO_ERS)

00 00 00 04 4 (Packet length)

74 65 73 74 test (Workload)

ERROR

当job server发生错误时，须要通知client或者worker

client发送的请求报文：（仅能由client发送的请求报文）
SUBMIT_JOB, SUBMIT_JOB_BG,SUBMIT_JOB_HIGH, SUBMIT_JOB_HIGH_BG,SUBMIT_JOB_LOW, SUBMIT_JOB_LOW_BG

当client有一个工做任务须要运行，就会提交相应的请求报文，job server响应包类型为JOB_CREATED数据部分为job handle的响应报文。SUBMIT_JOB为普通的工做任务，client获得状态更新及通知任务已经完成的响应；SUBMIT_JOB_BG为异步的工做任务，client不关心任务的完成状况；SUBMIT_JOB_HIGH为高优先级的工做任务，SUBMIT_JOB_HIGH_BG为高优先级的异步任务；SUBMIT_JOB_LOW为低优先级的工做任务，SUBMIT_JOB_LOW_BG为低优先级的异步任务。

如：

Client -> Job Server

00 52 45 51 \0REQ (报文类型)

00 00 00 07 7 (Packet type: SUBMIT_JOB)

00 00 00 0d 13 (Packet length)

72 65 76 65 72 73 65 00 reverse\0 (Function)

00 \0 (Unique ID)

74 65 73 74 test (Workload)

SUBMIT_JOB_SCHED

和SUBMIT_JOB_BG相似，此类型的工做任务不会当即执行，而在设置的某个时间运行。

如：

Client -> Job Server

00 52 45 51 \0REQ (报文类型)

00 00 00 23 35 (Packet type: SUBMIT_JOB_SCHED)

00 00 00 0d 13 (Packet length)

72 65 76 65 72 73 65 00 reverse\0 (Function)

00 \0 (Unique ID)

01 \0 (minute 0-59)

01 \0 (hour 0-23)

01 \0 (day of month 1-31)

01 \0 (day of month 1-12)

01 \0 (day of week 0-6)

74 65 73 74 test (Workload)

SUBMIT_JOB_EPOCH

和SUBMIT_JOB_SCHED做用同样，只是将设置的时间定为了uinx时间戳GET_STATUS获取某个工做任务执行的状态信息

OPTION_REQ

设置client与job server链接的选项

client获取的响应报文：

JOB_CREATED响应包类型为SUBMIT_JOB*的请求报文，数据部分为job handle

WORK_DATA, WORK_WARNING, WORK_STATUS, WORK_COMPLETE,WORK_FAIL, WORK_EXCEPTION

对于后台运行的工做任务，任务执行信息能够经过包类型为上面的值来查看。

STATUS_RES

响应包类型为GET_STATUS的请求报文，一般用来查看一个后台工做任务是否已经完成，以及完成的百分比。

OPTION_RES

响应包类型为OPTION_REQ的请求报文

worker发送的请求报文：

CAN_DO

通知job server能够执行给定的function name的任务，此worker将会放到一个链表，当job server收到一个function name的工做任务时，worker为被唤醒。

CAN_DO_TIMEOUT

和CAN_DO相似，只是针对给定的function_name的任务设置了一个超时时间。

CANT_DO

worker通知job server已经不能执行给定的function name的任务

RESET_ABILITIES

worker通知job server不能执行任何function name的任务

PRE_SLEEP

worker通知job server它将进入sleep阶段，而以后此worker会被包类型为NOOP的响应报文唤醒。

GRAB_JOB

worker向job server抓取工做任务，job server将会响应NO_JOB或者JOB_ASSIG

NGRAB_JOB_UNIQ

和GRAB_JOB相似，可是job server在有工做任务时将会响应JOB_ASSIGN_UNIQ

WORK_DATA

worker请求报文的数据部分更新client

WORK_WARNING

worker请求报文表明一个warning，它应该被对待为一个WARNING

WORK_STATU

Sworker更新某个job handle的工做状态，job server应该储存这些信息，以便响应以后client的GET_STATUS请求

WORK_COMPLETE

通知job server及全部链接的client，数据部分为返回给client的数据

WORK_FAIL

通知job server及全部链接的client，工做任务执行失败

WORK_EXCEPTION

通知job server及全部链接的client，工做任务执行失败并给出相应的异常

SET_CLIENT_ID

设置worker ID，从而job server的控制台及报告命令能够标识各个worker，数据部分为worker实例的标识

ALL_YOURS

暂未实现

worker获取的响应报文：

NOOP

job server唤醒sleep的worker，以即可以开始抓取工做任务

NO_JOB

job server响应GRAB_JOB的请求，通知worker没有等待执行的工做任务

JOB_ASSIGN

job server响应GRAB_JOB的请求，通知worker有须要执行的工做任务

JOB_ASSIGN_UNIQ

job server响应GRAB_JOB_UNIQ的请求，和JOB_ASSIGN同样，只是为client传递了一个惟一标识

基于上述的协议描述一个完整的例子

worker注册能够执行的工做任务

Worker -> Job Server

00 52 45 51 \0REQ (Magic)

00 00 00 01 1 (Packet type: CAN_DO)

00 00 00 07 7 (Packet length)

72 65 76 65 72 73 65 reverse (Function)

worker检测或者抓取工做任务

Worker -> Job Server

00 52 45 51 \0REQ (Magic)

00 00 00 09 9 (Packet type: GRAB_JOB)

00 00 00 00 0 (Packet length)

job server响应worker的抓取工做（没有工做任务）

00 52 45 53 \0RES (Magic)

00 00 00 0a 10 (Packet type: NO_JOB)

00 00 00 00 0 (Packet length)

worker通知job server开始sleep

00 52 45 51 \0REQ (Magic)

00 00 00 04 4 (Packet type: PRE_SLEEP)

00 00 00 00 0 (Packet length)

client提交工做任务

Client -> Job Server

00 52 45 51 \0REQ (Magic)

00 00 00 07 7 (Packet type: SUBMIT_JOB)

00 00 00 0d 13 (Packet length)

72 65 76 65 72 73 65 00 reverse\0 (Function)

00 \0 (Unique ID)

74 65 73 74 test (Workload)

job server响应client的SUBMIT_JOB请求，返回job handle

00 52 45 53 \0RES (Magic)

00 00 00 08 8 (Packet type: JOB_CREATED)

00 00 00 07 7 (Packet length)

48 3a 6c 61 70 3a 31 H:lap:1 (Job handle)

job server唤醒worker

Job Server -> Worker

00 52 45 53 \0RES (Magic)

00 00 00 06 6 (Packet type: NOOP)

00 00 00 00 0 (Packet length)

worker的抓取工做任务

Worker -> Job Server

00 52 45 51 \0REQ (Magic)

00 00 00 09 9 (Packet type: GRAB_JOB)

00 00 00 00 0 (Packet length)

job server分配工做任务给worker

Job Server -> Worker

00 52 45 53 \0RES (Magic)

00 00 00 0b 11 (Packet type: JOB_ASSIGN)

00 00 00 14 20 (Packet length)

48 3a 6c 61 70 3a 31 00 H:lap:1\0 (Job handle)

72 65 76 65 72 73 65 00 reverse\0 (Function)

74 65 73 74 test (Workload)

worker完成工做任务通知job server

00 52 45 51 \0REQ (Magic)

00 00 00 0d 13 (Packet type: WORK_COMPLETE)

00 00 00 0c 12 (Packet length)

48 3a 6c 61 70 3a 31 00 H:lap:1\0 (Job handle)

74 73 65 74 tset (Response)

job server通知client完成了工做任务

Job Server -> Client

00 52 45 53 \0RES (Magic)

00 00 00 0d 13 (Packet type: WORK_COMPLETE)

00 00 00 0c 12 (Packet length)

48 3a 6c 61 70 3a 31 00 H:lap:1\0 (Job handle)

74 73 65 74 tset (Response)

每一个client与job server是全双工通讯，在一个socket能够完成多个工做任务的投递，可是收到任务的执行结果的顺序可能与投递的顺序不一致。

总结worker的工做流程：

1. Worker经过CAN_DO消息，注册到Job server上。

2. 随后发起GRAB_JOB，主动要求分派任务。

3. Job server若是没有job可分配，就返回NO_JOB。

4. Worker收到NO_JOB后，进入空闲状态，并给Job server返回PRE_SLEEP消息，告诉Job server:”若是有工做来的话，用NOOP请求我先。”

5. Job server收到worker的PRE_SLEEP消息后，明白了发送这条消息的worker已经进入了空闲态。

6. 这时若是有job提交上来，Job server会给worker先发一个NOOP消息。

7. Worker收到NOOP消息后，发送GRAB_JOB向Job server请求任务。

8. Job server把工做派发给worker。

9. Worker干活，完过后返回WORK_COMPLETE给Job server。

转自：http://www.phpboy.net/other/907.html

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