Swoole高效跟传统的web开发有什么区别?

1、swoole的运行模式

Swoole高效跟传统的web开发有什么区别，除了传统的LAMP/LNMP同步开发模式，swoole的异步开发模式是怎么样的。

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1.一、传统web开发模式

PHP web开发采用的方式是LAMP/LNMP架构，即Linux、Nginx，Mysql和PHP。这里以nginx来举例，大体结构为：

当请求进入时，web server将请求转交给PHP-FPM,PHP-FPM是一个进程池架构的FastCGI服务,内置PHP解释器。FPM负责解释执行PHP文件生成响应，最终返回给web server，展示至前端。PHP文件中实现了许多业务逻辑，包括Mysql和Nosql的访问，调用第三方应用等等。

这样的结构php-fpm和nginx的配合已经运行得足够好,可是因为php-fpm自己是同步阻塞进程模型,在请求结束后释放全部的资源（包括框架初始化建立的一系列对象）,致使PHP进程“空转”（建立<-->销毁<-->建立）消耗大量的CPU资源,从而致使单机的吞吐能力有限。

每次请求处理的过程都意味着一次PHP文件解析，环境设置等没必要要的耗时操做PHP进程处理完即销毁，没法在PHP程序中使用链接池等技术实现性能优化。

1.二、Swoole运行模式

针对传统架构的问题，swoole从PHP扩展出发，解决了上述问题，对于swoole的进程模型，咱们刚刚已经学过了。

相比于传统架构，Swoole进程模型最大的特色在于其多线程Reactor模式处理网络请求，使得其能轻松应对大量链接。

除此以外的优势还包括：

全异步非阻塞，占用资源开销小，程序执行效率高

程序运行只解析加载一次PHP文件，避免每次请求的重复加载

1.三、使用swoole和传统php开发的缺点

一、更难上手。这要求开发人员对于多进程的运行模式有更清晰的认识
二、更容易内存泄露。在处理全局变量，静态变量的时候必定要当心，这种不会被GC清理的变量会存在整个生命周期中，若是没有正确的处理，很容易消耗完全部的内存。在php-fpm下，php代码执行完内存就会被彻底释放。

2、注解机制

通常而言，在编程届中注解是一种和注释平行的概念，在解释注解以前咱们须要先定义一下 注解 与 注释 的区别：

注释：给程序员看，帮助理解代码，对代码起到解释、说明的做用。

注解：给应用程序看，注解每每充当着对代码的声明和配置的做用，为可执行代码提供机器可用的额外信息，在特定的环境下会影响程序的执行。

框架能够基于这些元信息为代码提供各类额外功能，本质上注解就是理解注解只是配置的另外一种展示方式:

好比经过注解的方式实现权限的控制，就比配置文件当中配置要更加的方便

好比利用注解的方式配置路由、配置定时任务

现有的基于swoole的框架不少都是基于注解开发的，因此咱们须要对注解机制有了解，接下来利用代码来实现下注解

2、容器

3.一、什么是容器？

容器 就是一个巨大的工厂，用于存放和管理 对象的生命周期，而且可以解决程序的依赖关系，实现解耦。

3.2简单的经过代码理解依赖注入

/**
* 耦合严重的写法
**/
class db {
    public static function get_db() {
        return new mysqli('127.0.0.1','user','pass','dbname',3306);
    }
}
class post {
    private $db;
public function __construct($db){
   //假设数据库驱动发生了变化呢？若是写死只能直接改动代码
       $this->db =new mysqli('127.0.0.1','user','pass','dbname',3306);    }
    public function get_post($id){
        return $this->db->query('SELECT * FROM post WHERE id ='.$id);
    }
}
$post = new post();
$post->get_post(12);

/*
*依赖注入的方式
*/
<?php
class db {
    public static function get_db() {
        return new mysqli('127.0.0.1','user','pass','dbname',3306);
    }
}
class post {
    private $db;
    public function set_db(db $db){
        $this->db = $db;
    }
    public function get_post($id){
        return $this->db->query(select xx from xxx);
    }
}
$post = new post();
$post->set_db( db::get_db() ); //注入post类依赖的数据库链接对象,经过类名直接调用静态方法get_db
$post->get_post(11);
复制代码

当没有Ioc/DI容器时

当有了IoC/DI的容器后，post类再也不主动去建立db类了，以下图所示：

依赖注入：在A类中使用了B类的实例时，B对象的构造不是在A类某个方法中初始化的，而是在A类外部初始化以后以B类的对象传入进来。这个过程就是依赖注入。所须要的类经过参数的形式传入的就是依赖注入。

依赖注入：在A类中使用了B类的实例时，B对象的构造不是在A类某个方法中初始化的，而是在A类外部初始化以后以B类的对象传入进来。这个过程就是依赖注入。所须要的类经过参数的形式传入的就是依赖注入。

控制反转IoC(Inversion of Control)是说建立对象的控制权进行转移，之前建立对象的主动权和建立时机是由本身把控的，而如今这种权力转移到第三方，好比转移交给了IOC容器，它就是一个专门用来建立对象的工厂，你要什么对象，它就给你什么对象，有了 IOC容器，依赖关系就变了，原先的依赖关系就没了，它们都依赖IOC容器了，经过IOC容器来创建它们之间的关系，控制反转意思是说将依赖类的控制权交出去，由主动变为被动。

3.三、为何说在swoole当中使用容器更有意义？

传统的php框架没有常驻内存，所以每次请求进来都须要把用到的类都实例化一次，每次实例化都须要申请内存，当请求处理完以后又须要释放，具体请参看第一点，因此咱们能够在server启动的时候就把类实例化预先放到内存中，减入对象的建立时间。

一个简单的bean容器

class BeanFactory{
    private static $container=[];
    
    public static function set(string $name,callable $func){
        self::$container[$name]=$func;
    }


    public static function get(string $name){
        if(isset(self::$container[$name])){
            return (self::$container[$name])();
        }
        return null;
    }
}
复制代码

3.四、Swoole进程结构

Swoole的高效不只仅于底层使用c编写，他的进程结构模型也使其能够高效的处理业务，咱们想要深刻学习，而且在实际的场景当中使用必须了解，下面咱们先看一下结构图

首先先介绍下swoole的这几种进程分别是干什么的

从这些层级的名字，咱们先大概说一下，下面这些层级分别是干什么的，作一个详细的说明。

一、Master进程：主进程

二、Manger进程：管理进程

三、Worker进程：工做进程

四、Task进程：异步任务工做进程

一、Master进程

第一层，Master进程，这个是swoole的主进程,这个进程是用于处理swoole的核心事件驱动的，那么在这个进程当中能够看到它拥有一个MainReactor[线程]以及若干个Reactor[线程]，swoole全部对于事件的监听都会在这些线程中实现，好比来自客户端的链接，信号处理等。

每个线程都有本身的用途，下面多每一个线程有一个了解

1.一、MainReactor（主线程）

主线程会负责监听server socket，若是有新的链接accept，主线程会评估每一个Reactor线程的链接数量。将此链接分配给链接数最少的reactor线程，作一个负载均衡。

1.2 、Reactor线程组

Reactor线程负责维护客户端机器的TCP链接、处理网络IO、收发数据彻底是异步非阻塞的模式。

swoole的主线程在Accept新的链接后，会将这个链接分配给一个固定的Reactor线程，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。

1.三、心跳包检测线程（HeartbeatCheck）

Swoole配置了心跳检测以后，心跳包线程会在固定时间内对全部以前在线的链接

发送检测数据包

1.四、UDP收包线程（UdpRecv）

接收而且处理客户端udp数据包

二、管理进程Manager

Swoole想要实现最好的性能必须建立出多个工做进程帮助处理任务，但Worker进程就必须fork操做，可是fork操做是不安全的，若是没有管理会出现不少的僵尸进程，进而影响服务器性能，同时worker进程被误杀或者因为程序的缘由会异常退出，为了保证服务的稳定性，须要从新建立worker进程。

Swoole在运行中会建立一个单独的管理进程，全部的worker进程和task进程都是从管理进程Fork出来的。管理进程会监视全部子进程的退出事件，当worker进程发生致命错误或者运行生命周期结束时，管理进程会回收此进程，并建立新的进程。换句话也就是说，对于worker、task进程的建立、回收等操做全权有“保姆”Manager进程进行管理。

再来一张图梳理下Manager进程和Worker/Task进程的关系。

三、Worker进程

worker 进程属于swoole的主逻辑进程，用户处理客户端的一系列请求，接受由Reactor线程投递的请求数据包，并执行PHP回调函数处理数据生成响应数据并发给Reactor线程，由Reactor线程发送给TCP客户端能够是异步非阻塞模式，也能够是同步阻塞模式

四、Task进程

taskWorker进程这一进城是swoole提供的异步工做进程，这些进程主要用于处理一些耗时较长的同步任务，在worker进程当中投递过来。

五、client跟server的交互：

一、client请求到达 Main Reactor,Client其实是与Master进程中的某个Reactor线程发生了链接。

二、Main Reactor根据Reactor的状况，将请求注册给对应的Reactor

三、客户端有变化时Reactor将数据交给worker来处理

四、worker处理完毕，经过进程间通讯(好比管道、共享内存、消息队列)发给对应的reactor。

五、reactor将响应结果发给相应的链接请求处理完成

示意图：

一个更通俗的比喻，假设Server就是一个工厂，那Reactor就是销售，接受客户订单。而Worker就是工人，当销售接到订单后，Worker去工做生产出客户要的东西。而Task_Worker能够理解为行政人员，能够帮助Worker干些琐事，让Worker专心工做。

六、进程的绑定事件

Master进程内的回调函数

onStart   Server启动在主进程的主线程回调此函数
onShutdown  此事件在Server正常结束时发生
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Manager进程内的回调函数

onManagerStart 当管理进程启动时调用它
onManagerStop  当管理进程结束时调用它
onWorkerError  当worker/task_worker进程发生异常后会在Manager进程内回调此函数
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Worker进程内的回调函数

onWorkerStart  此事件在Worker进程/Task进程启动时发生
onWorkerStop    此事件在worker进程终止时发生。
onConnect   有新的链接进入时，在worker进程中回调
onClose   TCP客户端链接关闭后，在worker进程中回调此函数
onReceive 接收到数据时回调此函数，发生在worker进程中
onRequest   有新的链接进入时，在worker进程中回调
onPacket 接收到UDP数据包时回调此函数，发生在worker进程中
onFinish  当worker进程投递的任务在task_worker中完成时，task进程会经过finish()方法将任务处理的结果发送给worker进程。
onWorkerExit  仅在开启reload_async特性后有效。异步重启特性
onPipeMessage  当工做进程收到由 sendMessage 发送的管道消息时会触发事件
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Task进程内的回调函数

onTask   在task_worker进程内被调用。worker进程可使用swoole_server_task函数向task_worker进程投递新的任务
onWorkerStart  此事件在Worker进程/Task进程启动时发生
onPipeMessage  当工做进程收到由 sendMessage 发送的管道消息时会触发事件
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3.五、swoole运行模式及热重启

Swoole之因此性能卓越，是由于Swoole减小了每一次请求加载PHP文件以及初始化的开销。可是这种优点也致使开发者没法像过去同样，修改PHP文件，从新请求，就能获取到新代码的运行结果。若是须要新代码开始执行，每每须要先关闭服务器而后重启，这样才能使得新文件被加载进内存运行，这样很明显不能知足开发者的需求。幸运的是，Swoole提供了这样的功能。

在swoole中，咱们能够向主进程发送各类不一样的信号，主进程根据接收到的信号类型作出不一样的处理。好比下面这几个

一、kill -SIGTERM master_pid 终止Swoole程序,一种优雅的终止信号，会待进程执行完当前程序以后中断，而不是直接干掉进程

二、kill -USR1 master_pid 重启全部的Worker进程

三、kill -USR2|-12 master_pid 重启全部的Task Worker进程

当USR1信号被发送给Master进程后，Master进程会将一样的信号经过Manager进程转发Worker进程，收到此信号的Worker进程会在处理完正在执行的逻辑以后，释放进程内存，关闭本身，而后由Manager进程重启一个新的Worker进程。新的Worker进程会占用新的内存空间，从新加载文件。

具体场景：

若是是上线的项目，一台繁忙的后端服务器随时都在处理请求，若是管理员经过kill进程方式来终止/重启服务器程序，可能致使恰好代码执行到一半终止。

这种状况下会产生数据的不一致。如交易系统中，支付逻辑的下一段是发货，假设在支付逻辑以后进程被终止了。会致使用户支付了货币，但并无发货，后果很是严重。

如何解决？

这个时候咱们须要考虑如何平滑重启server的问题了。所谓的平滑重启，也叫“热重启”，就是在不影响用户的状况下重启服务，更新内存中已经加载的php程序代码，从而达到对业务逻辑的更新。

swoole为咱们提供了平滑重启机制，咱们只须要向swoole_server的主进程发送特定的信号，便可完成对server的重启。

注意事项：

一、更新仅仅只是针对worker进程，也就是写在master进程跟manger进程当中更新代码并不生效，也就是说只有在onWorkerStart回调以后加载的文件，重启才有意义。在Worker进程启动以前就已经加载到内存中的文件，若是想让它从新生效，只能关闭server再重启。

二、直接写在worker代码当中的逻辑是不会生效的，就算发送了信号也不会，须要经过include方式引入相关的业务逻辑代码才会生效

4、为何须要分布式服务

4.一、早期单体架构带来的问题

单体架构在规模比较小的状况下工做状况良好，可是随着系统规模的扩大，它暴露出来的问题也愈来愈多，主要有如下几点：

1.复杂性逐渐变高

好比有的项目有几十万行代码，各个模块之间区别比较模糊，逻辑比较混乱，代码越多复杂性越高，越难解决遇到的问题。

2.技术债务逐渐上升

公司的人员流动是再正常不过的事情，有的员工在离职以前，疏于代码质量的自我管束，致使留下来不少坑，因为单体项目代码量庞大的惊人，留下的坑很难被发觉，这就给新来的员工带来很大的烦恼，人员流动越大所留下的坑越多，也就是所谓的技术债务愈来愈多。

3.阻碍技术创新

好比之前的某个项目使用tp3.2写的，因为各个模块之间有着千丝万缕的联系，代码量大，逻辑不够清楚，若是如今想用tp5来重构这个项目将是很是困难的，付出的成本将很是大，因此更多的时候公司不得不硬着头皮继续使用老的单体架构，这就阻碍了技术的创新。

4.没法按需伸缩

好比说推荐模块是CPU密集型的模块，而订单模块是IO密集型的模块，假如咱们要提高订单模块的性能，好比加大内存、增长硬盘，可是因为全部的模块都在一个架构下，所以咱们在扩展订单模块的性能时不得不考虑其它模块的因素，由于咱们不能由于扩展某个模块的性能而损害其它模块的性能，从而没法按需进行伸缩。

5.系统高可用性差

由于全部的功能开发最后都部署到同一个框架里，运行在同一个进程之中，一旦某一功能涉及的代码或者资源有问题，那就会影响整个框架中部署的功能。

5、什么是RPC？

RPC（Remote Procedure Call）—远程过程调用，它是一种经过网络从远程计算机程序上请求服务，而不须要了解底层网络技术的协议。

好比说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，因为不在一个内存空间，不能直接调用，就须要经过网络来表达调用的语义和传达调用的数据，而这种方式就是rpc

5.一、为何须要RPC?

RPC 的主要功能目标是让构建分布式计算（应用）更容易，在提供强大的远程调用能力时不损失本地调用的语义简洁性。为实现该目标，RPC 框架需提供一种透明调用机制让使用者没必要显式的区分本地调用和远程调用。

Call(“listServices”)->info();

rpc隐藏了通信的细节，调用远程的服务就像调用本地的代码同样，其调用协议一般包含传输协议和编码协议。
传输协议： 能够是自定义的tcp协议,能够是http、websockect
编码协议: 如基于文本编码的 xml、 json，也有二进制编码的 protobuf 、binpack 等。

5.二、使用什么协议？

RPC是一个软件结构概念，是构建分布式应用的理论基础。就比如为啥你家能够用到发电厂发出 来的电？
是由于电是能够传输的。至于用铜线仍是用铁丝仍是其余种类的导线，也就是用http仍是用其余协议的问题了。这个要看什么场景，对性能要求怎么样。

5.三、rpc就只是接口调用？

一个完善的rpc其实还包含另外一块内容，通讯协议外还有“服务注册发现”，错误重试，服务限流，服务调用的负载均衡等等，rpc是不只仅是一套设计规范，还包含了服务治理。

5.4 实际操做

传输协议： TCP协议

编码协议: json编码

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