引言

最近開發(fā)一個小功能，用到了隊列mcq，啟動一個進程消費隊列數(shù)據(jù)，后邊發(fā)現(xiàn)一個進程處理不過來了，又加了一個進程，過了段時間又處理不過來了......

這種方式每次都要修改crontab，如果進程掛掉了，不會及時的啟動，要等到下次crontab執(zhí)行的時候才會啟動。關(guān)閉（重啟）進程的時候用的是kill，這可能會丟失正在處理的數(shù)據(jù)，比如下面這個例子，我們假設(shè)sleep過程就是處理邏輯，這里為了明顯看出效果，將處理時間放大到10s：

當(dāng)我們運行腳本之后，等到循環(huán)開始之后，給進程發(fā)送 kill {$pid}，默認發(fā)送的是編號為15的SIGTERM信號。假設(shè)$i是從隊列拿到的，拿到2的時候，正在處理，我們給程序發(fā)送了kill信號，和隊列數(shù)據(jù)丟失一樣，問題比較大，因此我要想辦法解決這些問題。
開始第[1]次循環(huán)
結(jié)束第[1]次循環(huán)
開始第[2]次循環(huán)


[1]    28372 terminated  php t.php
nginx進程模型
這時候我想到了nginx，nginx作為高性能服務(wù)器的中流砥柱，為成千上萬的企業(yè)和個人服務(wù)，他的進程模型比較經(jīng)典，如下所示：
管理員通過master進程和nginx進行交互，從/path/to/nginx.pid讀取nginx master進程的pid，發(fā)送信號給master進程，master根據(jù)不同的信號做出不同的處理，然后反饋信息給管理員。worker是master進程fork出來的，master負責(zé)管理worker，不會去處理業(yè)務(wù)，worker才是具體業(yè)務(wù)的處理者，master可以控制worker的退出、啟動，當(dāng)worker意外退出，master會收到子進程退出的消息，也會重新啟動新的worker進程補充上來，不讓業(yè)務(wù)處理受影響。nginx還可以平滑退出，不丟失任何一個正在處理的數(shù)據(jù)，更新配置時nginx可以做到不影響線上服務(wù)來加載新的配置，這在請求量很大的時候特別有用。
進程設(shè)計
看了nginx的進模型，我們完全可以開發(fā)一個類似的類庫來滿足處理mcq數(shù)據(jù)的需求，做到單文件控制所有進程、可以平滑退出、可以查看子進程狀態(tài)。不需要太復(fù)雜，因為我們處理隊列數(shù)據(jù)接收一定的延遲，做到nginx那樣不間斷服務(wù)比較麻煩，費時費力，意義不是很大。設(shè)計的進程模型跟nginx類似，更像是nginx的簡化版本。
進程信號量設(shè)計
信號量是進程間通訊的一種方式，比較簡單，單功能也比較弱，只能發(fā)送信號給進程，進程根據(jù)信號做出不同的處理。
master進程啟動的時候保存pid到文件/path/to/daeminze.pid，管理員通過信號和master進程通訊，master進程安裝3種信號，碰到不同的信號，做出不同的處理，如下所示：
SIGINT 	=> 平滑退出，處理完正在處理的數(shù)據(jù)再退出
SIGTERM => 暴力退出，無論進程是否正在處理數(shù)據(jù)直接退出
SIGUSR1 => 查看進程狀態(tài)，查看進程占用內(nèi)存，運行時間等信息
master進程通過信號和worker進程通訊，worker進程安裝了2個信號，如下所示：
SIGINT 	=> 平滑退出
SIGUSR1	=> 查看worker進程自身狀態(tài)
為什么worker進程只安裝2個信號呢，少了個SIGTERM，因為master進程收到信號SIGTERM之后，向worker進程發(fā)送SIGKILL信號，默認強制關(guān)閉進程即可。
worker進程是通過master進程fork出來的，這樣master進程可以通過pcntl_wait來等待子進程退出事件，當(dāng)有子進程退出的時候返回子進程pid，做處理并啟動新的進程補充上來。
master進程也通過pcntl_wait來等待接收信號，當(dāng)有信號到達的時候，會返回-1，這個地方還有些坑，在下文中會詳細講。
PHP中有2種信號觸發(fā)的方式，第一種方式是declare(ticks = 1);，這種效率不高，Zend每執(zhí)行一次低級語句，都會去檢查進程中是否有未處理的信號，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了，PHP 5.3.0及之前的版本可能會用到這個。
第二種是通過pcntl_signal_dispatch來調(diào)用未處理的信號，PHP 5.4.0及之后的版本適用，可以巧妙的將該函數(shù)放在循環(huán)中，性能上基本沒什么損失，現(xiàn)在推薦適用。
PHP安裝修信號量
PHP通過pcntl_signal安裝信號，函數(shù)聲明如下所示：
bool pcntl_signal ( int $signo , [callback $handler [, bool $restart_syscalls = true ] )
第三個參數(shù)restart_syscalls不太好理解，找了很多資料，也沒太查明白，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，這個參數(shù)對pcntl_wait函數(shù)接收信號有影響，當(dāng)設(shè)置為缺省值true的時候，發(fā)送信號，進程用pcntl_wait收不到，必須設(shè)置為false才可以，看看下面這個例子：
運行之后，我們對父進程發(fā)送kill -SIGINT {$pid}信號，發(fā)現(xiàn)pcntl_wait沒有反應(yīng)，等到有子進程退出的時候，發(fā)送過的SIGINT會一個個執(zhí)行，比如下面結(jié)果：
child 29643 sleep 48
child 29644 sleep 24
child 29645 sleep 37
child 29646 sleep 20
child 29647 sleep 31
int(29643)
Ctrl + C
Ctrl + C
Ctrl + C
Ctrl + C
int(29646)
這是運行腳本之后馬上給父進程發(fā)送了四次SIGINT信號，等到一個子進程推出的時候，所有信號都會觸發(fā)。
但當(dāng)把安裝信號的第三個參數(shù)設(shè)置為false：
pcntl_signal(SIGINT,  function($signo) {
     echo "Ctrl + C\\n";
}, false);
這時候給父進程發(fā)送SIGINT信號，pcntl_wait會馬上返回-1，信號對應(yīng)的事件也會觸發(fā)。
所以第三個參數(shù)大概意思就是，是否重新注冊此信號，如果為false只注冊一次，觸發(fā)之后就返回，pcntl_wait就能收到消息，如果為true，會重復(fù)注冊，不會返回，pcntl_wait收不到消息。
信號量和系統(tǒng)調(diào)用
信號量會打斷系統(tǒng)調(diào)用，讓系統(tǒng)調(diào)用立刻返回，比如sleep，當(dāng)進程正在sleep的時候，收到信號，sleep會馬上返回剩余sleep秒數(shù)，比如：
運行之后，按Ctrl + C，結(jié)果如下所示：
123
^Climit sleep [1] s
Ctrl + C
123
limit sleep [0] s
123
^Climit sleep [1] s
Ctrl + C
123
^Climit sleep [2] s
daemon（守護）進程
這種進程一般設(shè)計為daemon進程，不受終端控制，不與終端交互，長時間運行在后臺，而對于一個進程，我們可以通過下面幾個步驟把他升級為一個標(biāo)準(zhǔn)的daemon進程：
protected function daemonize()
{
    $pid = pcntl_fork();
    if (-1 == $pid) {
        throw new Exception("fork進程失敗");
    } elseif ($pid != 0) {
        exit(0);
    }
    if (-1 == posix_setsid()) {
        throw new Exception("新建立session會話失敗");
    }

    $pid = pcntl_fork();
    if (-1 == $pid) {
        throw new Exception("fork進程失敗");
    } else if($pid != 0) {
        exit(0);
    }

    umask(0);
    chdir("/");
}
攏共分五步：
1、fork子進程，父進程退出。
2、設(shè)置子進程為會話組長，進程組長。
3、再次fork，父進程退出，子進程繼續(xù)運行。
4、恢復(fù)文件掩碼為0。
5、切換當(dāng)前目錄到根目錄/。
第2步是為第1步做準(zhǔn)備，設(shè)置進程為會話組長，必要條件是進程非進程組長，因此做第一次fork，進程組長（父進程）退出，子進程通過posix_setsid()設(shè)置為會話組長，同時也為進程組長。
第3步是為了不讓進程重新控制終端，因為一個進程控制一個終端的必要條件是會話組長（pid=sid）。
第4步是為了恢復(fù)默認的文件掩碼，避免之前做的操作對文件掩碼做了設(shè)置，帶來不必要的麻煩。關(guān)于文件掩碼， linux中，文件掩碼在創(chuàng)建文件、文件夾的時候會用到，文件的默認權(quán)限為666，文件夾為777，創(chuàng)建文件（夾）的時候會用默認值減去掩碼的值作為創(chuàng)建文件（夾）的最終值，比如掩碼022下創(chuàng)建文件666 - 222 = 644，創(chuàng)建文件夾777 - 022 = 755：
掩碼新建文件權(quán)限新建文件夾權(quán)限
umask(0)
666 (-rw-rw-rw-)
777 (drwxrwxrwx)
umask(022)
644 (-rw-r--r--)
755 (drwxr-xr-x)
第5步是切換了當(dāng)前目錄到根目錄/，網(wǎng)上說避免起始運行他的目錄不能被正確卸載，這個不是太了解。
對應(yīng)5步，每一步的各種id變化信息：
操作后pidppidpgidsid
開始
17723
31381
17723
31381
第一次fork
17723
1
17723
31381
posix_setsid()
17740
1
17740
17740
第二次fork
17840
1
17740
17740
另外，會話、進程組、進程的關(guān)系如下圖所示，這張圖有助于更好的理解。
至此，你也可以輕松地造出一個daemon進程了。
命令設(shè)計
我準(zhǔn)備給這個類庫設(shè)計6個命令，如下所示：
start 啟動命令
restart 強制重啟
stop 平滑停止
reload 平滑重啟
quit 強制停止
status 查看進程狀態(tài)
啟動命令
啟動命令就是默認的流程，按照默認流程走就是啟動命令，啟動命令會檢測pid文件中是否已經(jīng)有pid，pid對應(yīng)的進程是否健康，是否需要重新啟動。
強制停止命令
管理員通過入口文件結(jié)合pid給master進程發(fā)送SIGTERM信號，master進程給所有子進程發(fā)送SIGKILL信號，等待所有worker進程退出后，master進程也退出。
強制重啟命令
強制停止命令+ 啟動命令
平滑停止命令
平滑停止命令，管理員給master進程發(fā)送SIGINT信號，master進程給所有子進程發(fā)送SIGINT，worker進程將自身狀態(tài)標(biāo)記為stoping，當(dāng)worker進程下次循環(huán)的時候會根據(jù)stoping決定停止，不在接收新的數(shù)據(jù)，等所有worker進程退出之后，master進程也退出。
平滑重啟命令
平滑停止命令+ 啟動命令
查看進程狀態(tài)
查看進程狀態(tài)這個借鑒了workerman的思路，管理員給master進程發(fā)送SIGUSR1信號，告訴主進程，我要看所有進程的信息，master進程，master進程將自身的進程信息寫入配置好的文件路徑A中，然后發(fā)送SIGUSR1，告訴worker進程把自己的信息也寫入文件A中，由于這個過程是異步的，不知道worker進程啥時候?qū)懲?，所以master進程在此處等待，等所有worker進程都寫入文件之后，格式化所有的信息輸出，最后輸出的內(nèi)容如下所示：
/dir /usr/local/bin/php DaemonMcn.php status
Daemon [DaemonMcn] 信息:
-------------------------------- master進程狀態(tài) --------------------------------
pid       占用內(nèi)存       處理次數(shù)       開始時間                 運行時間
16343     0.75M          --             2018-05-15 09:42:45      0 天 0 時 3 分
12 slaver
-------------------------------- slaver進程狀態(tài) --------------------------------
任務(wù)task-mcq:
16345     0.75M          236            2018-05-15 09:42:45      0 天 0 時 3 分
16346     0.75M          236            2018-05-15 09:42:45      0 天 0 時 3 分
--------------------------------------------------------------------------------
任務(wù)test-mcq:
16348     0.75M          49             2018-05-15 09:42:45      0 天 0 時 3 分
16350     0.75M          49             2018-05-15 09:42:45      0 天 0 時 3 分
16358     0.75M          49             2018-05-15 09:42:45      0 天 0 時 3 分
16449     0.75M          1              2018-05-15 09:46:40      0 天 0 時 0 分
--------------------------------------------------------------------------------
等待worker進程將進程信息寫入文件的時候，這個地方用了個比較trick的方法，每個worker進程輸出一行信息，統(tǒng)計文件的行數(shù)，達到worker進程的行數(shù)之后表示所有worker進程都將信息寫入完畢，否則，每個1s檢測一次。
其他設(shè)計
另外還加了兩個比較實用的功能，一個是worker進程運行時間限制，一個是worker進程循環(huán)處理次數(shù)限制，防止長時間循環(huán)進程出現(xiàn)內(nèi)存溢出等意外情況。時間默認是1小時，運行次數(shù)默認是10w次。
除此之外，也可以支持多任務(wù)，每個任務(wù)幾個進程獨立開，統(tǒng)一由master進程管理。
代碼已經(jīng)放到github中，有興趣的可以試試，不支持windows哦，有什么錯誤還望指出來。
            

            網(wǎng)站標(biāo)題：談?wù)凱HP中的多進程消費隊列            

            當(dāng)前地址：http://weahome.cn/article/cjceei.html