快捷導(dǎo)航

php進(jìn)程通信之共享內(nèi)存詳細(xì)講解

更新時(shí)間：2022年09月10日 10:07:46 作者：大雷編程

這篇文章主要介紹了php進(jìn)程通信之共享內(nèi)存，共享內(nèi)存是一種最為高效的進(jìn)程間通信(IPC)方式，進(jìn)程可以直接讀寫內(nèi)存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝

常見進(jìn)程通信方式

system V共享內(nèi)存

現(xiàn)代操作系統(tǒng)，對(duì)于內(nèi)存管理，采用的是虛擬內(nèi)存技術(shù)，也就是每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的虛擬內(nèi)存空間，不同進(jìn)程的虛擬內(nèi)存映射到不同的物理內(nèi)存中。所以，即使進(jìn)程 A 和進(jìn)程 B 的虛擬地址是一樣的，其實(shí)訪問的是不同的物理內(nèi)存地址，對(duì)于數(shù)據(jù)的增刪查改互不影響。

共享內(nèi)存的機(jī)制，就是拿出一塊虛擬地址空間來，映射到相同的物理內(nèi)存中。這樣這個(gè)進(jìn)程寫入的東西，另外一個(gè)進(jìn)程馬上就能看到了，不需要經(jīng)過數(shù)次的拷貝（比如從輸入緩沖區(qū)中拷貝到文件中、再拷貝到輸出緩沖區(qū)中等），大大提高了進(jìn)程間通信的速度。

在所有進(jìn)程間通信的方式中共享內(nèi)存的效率是最高的。

共享內(nèi)存操作默認(rèn)不阻塞，如果多個(gè)進(jìn)程同時(shí)讀寫共享內(nèi)存，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂，共享內(nèi)存需要借助其他機(jī)制來保證進(jìn)程間的數(shù)據(jù)同步，比如：上期講信號(hào)量，共享內(nèi)存內(nèi)部沒有提供這種同步機(jī)制。

通過上圖可知，共享內(nèi)存是通過將不同進(jìn)程的虛擬內(nèi)存地址映射到相同的物理內(nèi)存地址來實(shí)現(xiàn)的

頁表是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，放在系統(tǒng)空間的頁表區(qū)，存放邏輯頁（虛擬內(nèi)存）與物理頁幀（物理內(nèi)存）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。每一個(gè)進(jìn)程都擁有一個(gè)自己的頁表。

php使用共享內(nèi)存

php 提供了兩套操作共享內(nèi)存的擴(kuò)展，兩套擴(kuò)展都實(shí)現(xiàn)了相同的功能，用哪個(gè)看你喜歡

https://www.php.net/manual/en/ref.shmop.php

https://www.php.net/manual/en/ref.sem.php

共享內(nèi)存基本函數(shù)使用

<?php
$key = ftok('demo1.php','x'); //將路徑名和項(xiàng)目標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換為System V IPC鍵
$shm_id = shm_attach($key,1024,0666);//創(chuàng)建一個(gè)大小為1024字節(jié)的共享內(nèi)存存段，權(quán)限為0666，并且將共享內(nèi)存映射關(guān)聯(lián)到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間
shm_put_var($shm_id,1,'hello world');//往共享內(nèi)存里寫入數(shù)據(jù)
echo "共享內(nèi)存：".shm_get_var($shm_id,1).PHP_EOL;//讀取共享內(nèi)存里數(shù)據(jù)

父子進(jìn)程通信

<?php
$key = ftok('demo4.php','x');
// $shm_id 它對(duì)應(yīng)當(dāng)前進(jìn)程的地址空間，實(shí)際是映射連接了系統(tǒng)分配的共享區(qū)域（共享內(nèi)存）
$shm_id = shm_attach($key,1024,0666);//創(chuàng)建一個(gè)大小為1024字節(jié)的共享內(nèi)存存段，權(quán)限為0666，并且將共享內(nèi)存映射關(guān)聯(lián)到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間
$pid = pcntl_fork();// fork 子進(jìn)程
if($pid == 0){//子進(jìn)程運(yùn)行邏輯
   echo shm_get_var($shm_id,1).PHP_EOL;//讀取共享內(nèi)存數(shù)據(jù)
	exit(0);
}
//父進(jìn)程運(yùn)行邏輯
shm_put_var($shm_id,1,'hello world');//寫入數(shù)據(jù)到共享內(nèi)存,第三個(gè)參數(shù)可以傳入任意數(shù)據(jù)類型
pcntl_wait($status);//等待子進(jìn)程退出釋放資源，防止僵尸進(jìn)程
// 刪除共享內(nèi)存是有順序的，先remove后detach，順序反過來php可能會(huì)報(bào)錯(cuò)
shm_remove($shm_id);//從系統(tǒng)中移除共享內(nèi)存
shm_detach($shm_id);//斷開進(jìn)程與共享內(nèi)存的映射關(guān)系

配合信號(hào)量使用

<?php
// sem key
$sem_key = ftok( __FILE__, 'b' );//信號(hào)量key
$sem_id = sem_get( $sem_key );//獲取信號(hào)量
// shm key
$shm_key = ftok( __FILE__, 'm' );//共享內(nèi)存key
$shm_id = shm_attach( $shm_key, 1024, 0666 );//創(chuàng)建一個(gè)大小為1024字節(jié)的共享內(nèi)存存段，權(quán)限為0666，并且將共享內(nèi)存映射關(guān)聯(lián)到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間
$child_pid = [];
// fork 2 子進(jìn)程
for( $i = 1; $i <= 2; $i++ ){
  $pid = pcntl_fork();  
  if( $pid < 0 ){
    exit();
  } else if( 0 == $pid ) {//子進(jìn)程運(yùn)行邏輯
	// 獲取鎖
	sem_acquire( $sem_id );
	// 檢測(cè)共享內(nèi)存是否有值
	if( shm_has_var( $shm_id, 1) ){
	  //shm_get_var第二參數(shù)必須是int型
	  $counter = shm_get_var( $shm_id, 1);
	  $counter += 1;
	  shm_put_var( $shm_id, 1, $counter );//寫入共享內(nèi)存
	} else {
	  $counter = 1;
	  shm_put_var( $shm_id, 1, $counter );//寫入共享內(nèi)存
	}
	// 釋放鎖，一定要記得釋放，不然就一直會(huì)被阻鎖死
	sem_release( $sem_id );
	exit;
  } else if( $pid > 0 ) {//父進(jìn)程運(yùn)行邏輯
    $child_pid[] = $pid;
  }
}
while( !empty( $child_pid ) ){
  foreach( $child_pid as $pid_key => $pid_item ){
        $wait_result=pcntl_waitpid( $pid_item, $status, WNOHANG );
	//必須判斷子進(jìn)程回收的狀態(tài),如果不加判斷,第一次兩個(gè)子進(jìn)程返回都是0,直接unset后會(huì)無法進(jìn)入while,導(dǎo)致僵尸進(jìn)程
        if($wait_result == -1 || $wait_result > 0)
	unset( $child_pid[ $pid_key ] );
  }
}
// 休眠2秒鐘，2個(gè)子進(jìn)程都執(zhí)行完畢了
sleep( 2 );
echo '最終結(jié)果'.shm_get_var( $shm_id, 1 ).PHP_EOL;
// 刪除共享內(nèi)存是有順序的，先remove后detach，順序反過來php可能會(huì)報(bào)錯(cuò)
shm_remove( $shm_id );
shm_detach( $shm_id );

運(yùn)行結(jié)果：

如果不使用信號(hào)量，運(yùn)行結(jié)果有一定概率會(huì)產(chǎn)生1而不是2。但是只要加入信號(hào)量sem，就一定保證100%是2，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)其他數(shù)值。

非血緣關(guān)系進(jìn)程共享內(nèi)存通信

我們使用php 提供的另一套擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)

寫進(jìn)程

<?php
$key = ftok('a.php','x');
$shm_id = shmop_open($key,'c',0664,1204);//創(chuàng)建一個(gè)大小為1024字節(jié)的共享內(nèi)存存段，權(quán)限為0666，并且將共享內(nèi)存映射關(guān)聯(lián)到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間, 第二個(gè)參數(shù)為 'c' 表示共享內(nèi)存段不存在就創(chuàng)建，存在就直接連接打開
shmop_write($shm_id,'學(xué)無止境',0); // 寫入數(shù)據(jù) ，第三個(gè)參數(shù)代表寫入數(shù)據(jù)的偏移量

讀進(jìn)程

<?php
$key = ftok('a.php','x');
$shm_id = shmop_open($key,'c',0664,1204);//創(chuàng)建一個(gè)大小為1024字節(jié)的共享內(nèi)存存段，權(quán)限為0666，并且將共享內(nèi)存映射關(guān)聯(lián)到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間, 第二個(gè)參數(shù)為 'c' 表示共享內(nèi)存段不存在就創(chuàng)建，存在就直接連接打開
echo shmop_read($shm_id,0,20).PHP_EOL; //讀取共享段內(nèi)容，第二個(gè)參數(shù)讀取內(nèi)存偏移量，第三個(gè)參數(shù)是要讀取的字節(jié)數(shù)
shmop_delete($shm_id);//從系統(tǒng)中刪除共享內(nèi)存段