PHP socket初探 --- select系统调用

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在＜PHP socket初探 --- 先从一个简单的socket服务器开始＞中依次讲解了三个逐渐进步的服务器：

• 只能服务于一个客户端的服务器
• 利用fork能够服务于多个客户端的额服务器
• 利用预fork派生进程服务于多个客户端的服务器

最后一种服务器的进程模型基本上的大概原理其实跟咱们经常使用的apache是很是类似的．
其实这种模型最大的问题在于须要根据实际业务预估进程数量，依旧是须要大量进程来解决问题，可能会出现CPU浪费在进程间切换上，还有可能会出现惊群现象（简单理解就是100个进程在等带客户端链接，来了一个客户端可是全部进程都被唤醒了，但最终只有一个进程为这个客户端服务，其他99个白白折腾），那么，有没有一种解决方案可使得少许进程服务于多个客户端呢？
答案就是在＜PHP socket初探 --- 关于IO的一些枯燥理论＞中提到的＂IO多路复用＂．多路是指多个客户端链接socket，复用就是指复用少数几个进程，多路复用自己依然隶属于同步通讯方式，只是表现出的结果看起来像异步，这点值得注意．目前多路复用有三种经常使用的方案，依次是：

• select，最先的解决方案
• poll，算是select的升级版
• epoll，目前的最终解决版，解决c10k问题的功臣

今天说的是select，这个东西自己是个Linux系统调用．在Linux中一切皆为文件，socket也不例外，每当Linux打开一个文件系统都会返回一个对应该文件的标记叫作文件描述符．文件描述符是一个非负整数，当文件描述数达到最大的时候，会从新回到小数从新开始（题外话：按照传统，通常状况下标准输入是0，标准输出是1，标准错误是2）．对文件的读写操做就是利用对文件描述符的读写操做．一个进程能够操做的文件描述符的数量是有限制的，不一样系统有不一样的数量，在linux中，能够经过调整ulimit来调整控制．
先经过一个简单的例子说明下select的做用和功能．双11到了，你给少林足球队买了不少不少球鞋，分别有10个快递给你运送，而后你就不断地电话询问这10个快递员，你以为有点儿累．阿梅很心疼你，因而阿梅就说："这事儿你不用管了，你去专心练大力金刚腿吧，等任何一个快递到了，我告诉你"．当其中一个快递来了后，阿梅就喊你：＂下来啦，有快递！＂，可是，这个阿梅比较缺心眼，她不告诉你是具体哪双鞋子的快递，只告诉你有快递到了．因此，你只能依次查询一遍全部快递单的状态才能确认是哪一个签收了．
上面这个例子经过结合术语演绎一遍就是，你就是服务器软件，阿梅就是select，10个快递就是10个客户端（也就是10个链接socket fd）．阿梅负责替你管理着这10个链接socket fd，当其中任何一个fd有反应了也就是能够读数据或能够发送数据了，阿梅（select）就会告诉你有能够读写的fd了，可是阿梅（select）不会告诉你是哪一个fd可读写，因此你必须轮循全部fd来看看是哪一个fd，是可读仍是可写．
是时候机械记忆一波儿了：
当你启动select后，须要将三组不一样的socket fd加入到做为select的参数，传统意义上这种fd的集合就叫作fd_set，三组fd_set依次是可读集合，可写集合，异常集合．三组fd_set由系统内核来维护，每当select监控管理的三个fd_set中有可读或者可写或者异常出现的时候，就会通知调用方．调用方调用select后，调用方就会被select阻塞，等待可读可写等事件的发生．一旦有了可读可写或者异常发生，须要将三个fd_set从内核态所有copy到用户态中，而后调用方经过轮询的方式遍历全部fd，从中取出可读可写或者异常的fd并做出相应操做．若是某次调用方没有理会某个可操做的fd，那么下一次其他fd可操做时，也会再次将上次调用方未处理的fd继续返回给调用方，也就是说去遍历fd的时候，未理会的fd依然是可读可写等状态，一直到调用方理会．
上面都是我我的的理解和汇总，有错误能够指出，但愿不会误人子弟．下面经过php代码实例来操做一波儿select系统调用．在php中，你能够经过stream_select或者socket_select来操做select系统调用，下面演示socket_select进行代码演示：

<?php

// BEGIN 建立一个tcp socket服务器
$host = '0.0.0.0';
$port = 9999;
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
socket_listen( $listen_socket );
// END 建立服务器完毕 

// 也将监听socket放入到read fd set中去，由于select也要监听listen_socket上发生事件
$client = [ $listen_socket ];
// 先暂时只引入读事件，避免有同窗晕头
$write = [];
$exp = [];

// 开始进入循环
while( true ){
  $read = $client;
  // 当select监听到了fd变化，注意第四个参数为null
  // 若是写成大于0的整数那么表示将在规定时间内超时
  // 若是写成等于0的整数那么表示不断调用select，执行后立马返回，而后继续
  // 若是写成null，那么表示select会阻塞一直到监听发生变化
  if( socket_select( $read, $write, $exp, null ) > 0 ){
    // 判断listen_socket有没有发生变化，若是有就是有客户端发生链接操做了
    if( in_array( $listen_socket, $read ) ){
      // 将客户端socket加入到client数组中
      $client_socket = socket_accept( $listen_socket );
      $client[] = $client_socket;
      // 而后将listen_socket从read中去除掉
      $key = array_search( $listen_socket, $read );
      unset( $read[ $key ] );
    }
    // 查看去除listen_socket中是否还有client_socket
    if( count( $read ) > 0 ){
      $msg = 'hello world';
      foreach( $read as $socket_item ){
      // 从可读取的fd中读取出来数据内容，而后发送给其余客户端
      $content = socket_read( $socket_item, 2048 );
      // 循环client数组，将内容发送给其他全部客户端
      foreach( $client as $client_socket ){
        // 由于client数组中包含了 listen_socket 以及当前发送者本身socket，因此须要排除两者
        if( $client_socket != $listen_socket && $client_socket != $socket_item ){
          socket_write( $client_socket, $content, strlen( $content ) );
        }
      }
      }
    }
  } 
  // 当select没有监听到可操做fd的时候，直接continue进入下一次循环
  else {
    continue;
  }
  
}

将文件保存为server.php，而后执行php server.php运行服务，同时再打开三个终端，执行telnet 127.0.0.1 9999，而后在任何一个telnet终端中输入"I am DOG!"，再看其余两个telnet窗口，是否是感受很屌？
不彻底截图图下：

还没意识到问题吗？若是咱们看到有三个telnet客户端链接服务器而且能够彼此之间发送消息，可是咱们只用了一个进程就能够服务三个客户端，若是你愿意，能够开更多的telnet，可是服务器只须要一个进程就能够搞定，这就是IO多路复用diao的地方！
最后，咱们重点解析一些socket_select函数，咱们看下这个函数的原型：

int socket_select ( array &$read , array &$write , array &$except , int $tv_sec [, int $tv_usec = 0 ] )

值得注意的是$read，$write，$except三个参数前面都有一个&，也就是说这三个参数是引用类型的，是能够被改写内容的．在上面代码案例中，服务器代码第一次执行的时候，咱们要把须要监听的全部fd所有放到了read数组中，然而在当系统经历了select后，这个数组的内容就会发生改变，由原来的所有read fds变成了只包含可读的read fds，这也就是为何声明了一个client数组，而后又声明了一个read数组，而后read = client．若是咱们直接将client看成socket_select的参数，那么client数组内容就被修改．假若有5个用户保存在client数组中，只有1个可读，在通过socket_select后client中就只剩下那个可读的fd了，其他4个客户端将会丢失，此时客户端的表现就是链接莫名其妙发生丢失了．

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