PHP中SOCKET編程的示例分析

這篇文章主要介紹了PHP中SOCKET編程的示例分析，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

1. 預(yù)備知識

一直以來很少看到有多少人使用php的socket模塊來做一些事情，大概大家都把它定位在腳本語言的范疇內(nèi)吧，但是其實php的socket模塊可以做很多事情，包括做ftplist,http post提交，smtp提交，組包并進行特殊報文的交互（如smpp協(xié)議），whois查詢。這些都是比較常見的查詢。

特別是php的socket擴展庫可以做的事情簡直不會比c差多少。
php的socket連接函數(shù)
1、集成于內(nèi)核的socket
這個系列的函數(shù)僅僅只能做主動連接無法實現(xiàn)端口監(jiān)聽相關(guān)的功能。而且在4.3.0之前所有socket連接只能工作在阻塞模式下。
此系列函數(shù)包括
fsockopen，pfsockopen
這兩個函數(shù)的具體信息可以查詢php.net的用戶手冊
他們均會返回一個資源編號對于這個資源可以使用幾乎所有對文件操作的函數(shù)對其進行操作如fgets(),fwrite(), fclose()等單注意的是所有函數(shù)遵循這些函數(shù)面對網(wǎng)絡(luò)信息流時的規(guī)律，例如：
fread() 從文件指針 handle 讀取最多 length 個字節(jié)。 該函數(shù)在讀取完 length 個字節(jié)數(shù)，或到達 EOF 的時候，或（對于網(wǎng)絡(luò)流）當(dāng)一個包可用時就會停止讀取文件，視乎先碰到哪種情況。
可以看出對于網(wǎng)絡(luò)流就必須注意取到的是一個完整的包就停止。
2、php擴展模塊帶有的socket功能。
php4.x 以后有這么一個模塊extension=php_sockets.dll，Linux上是一個extension=php_sockets.so。
當(dāng)打開這個此模塊以后就意味著php擁有了強大的socket功能，包括listen端口，阻塞及非阻塞模式的切換，multi-client 交互式處理等

2. 使用PHP socket擴展

服務(wù)器端代碼：

<?php
/**
 * File name server.php
 * 服務(wù)器端代碼
 * 
 * @author guisu.huang
 * @since 2012-04-11
 * 
 */

//確保在連接客戶端時不會超時
set_time_limit(0);
//設(shè)置IP和端口號
$address = "127.0.0.1";
$port = 2046; //調(diào)試的時候，可以多換端口來測試程序！
/**
 * 創(chuàng)建一個SOCKET 
 * AF_INET=是ipv4 如果用ipv6，則參數(shù)為 AF_INET6
 * SOCK_STREAM為socket的tcp類型，如果是UDP則使用SOCK_DGRAM
*/
$sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP) or die("socket_create() 
失敗的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
//阻塞模式
socket_set_block($sock) or die("socket_set_block() 
失敗的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
//綁定到socket端口
$result = socket_bind($sock, $address, $port) or die("socket_bind() 
失敗的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
//開始監(jiān)聽
$result = socket_listen($sock, 4) or die("socket_listen() 
失敗的原因是:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
echo "OK\nBinding the socket on $address:$port ... ";
echo "OK\nNow ready to accept connections.\nListening on the socket ... \n";
do { // never stop the daemon
	//它接收連接請求并調(diào)用一個子連接Socket來處理客戶端和服務(wù)器間的信息
$msgsock = socket_accept($sock) or  die("socket_accept() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) . "/n");
	
	//讀取客戶端數(shù)據(jù)
	echo "Read client data \n";
	//socket_read函數(shù)會一直讀取客戶端數(shù)據(jù),直到遇見\n,\t或者\0字符.PHP腳本把這寫字符看做是輸入的結(jié)束符.
	$buf = socket_read($msgsock, 8192);
	echo "Received msg: $buf   \n";
	
	//數(shù)據(jù)傳送 向客戶端寫入返回結(jié)果
	$msg = "welcome \n";
socket_write($msgsock, $msg, strlen($msg)) or die("socket_write() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error()) ."/n");
	//一旦輸出被返回到客戶端,父/子socket都應(yīng)通過socket_close($msgsock)函數(shù)來終止
    socket_close($msgsock);
} while (true);
socket_close($sock);

客戶端代碼：

<?php
/**
 * File name:client.php
 * 客戶端代碼
 * 
 * @author guisu.huang
 * @since 2012-04-11
 */
set_time_limit(0);

$host = "127.0.0.1";
$port = 2046;
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)or die("Could not create	socket\n"); // 創(chuàng)建一個Socket
 
$connection = socket_connect($socket, $host, $port) or die("Could not connet server\n");    //  連接
socket_write($socket, "hello socket") or die("Write failed\n"); // 數(shù)據(jù)傳送 向服務(wù)器發(fā)送消息
while ($buff = socket_read($socket, 1024, PHP_NORMAL_READ)) {
    echo("Response was:" . $buff . "\n");
}
socket_close($socket);

使用cli方式啟動server：

php server.php

這里注意socket_read函數(shù)：

可選的類型參數(shù)是一個命名的常數(shù)：
PHP_BINARY_READ - 使用系統(tǒng)recv（）函數(shù)。用于讀取二進制數(shù)據(jù)的安全。 （在PHP>“默認= 4.1.0）
PHP_NORMAL_READ - 讀停在\ n或\r（在PHP <= 4.0.6默認）  

針對參數(shù)PHP_NORMAL_READ ，如果服務(wù)器的響應(yīng)結(jié)果沒有\(zhòng) n。造成socket_read(): unable to read from socket

3.PHP的并發(fā)IO編程

原文：http://rango.swoole.com/archives/508

1) 多進程/多線程同步阻塞

最早的服務(wù)器端程序都是通過多進程、多線程來解決并發(fā)IO的問題。進程模型出現(xiàn)的最早，從Unix系統(tǒng)誕生就開始有了進程的概念。最早的服務(wù)器端程序一般都是Accept一個客戶端連接就創(chuàng)建一個進程，然后子進程進入循環(huán)同步阻塞地與客戶端連接進行交互，收發(fā)處理數(shù)據(jù)。

多線程模式出現(xiàn)要晚一些，線程與進程相比更輕量，而且線程之間是共享內(nèi)存堆棧的，所以不同的線程之間交互非常容易實現(xiàn)。比如聊天室這樣的程序，客戶端連接之間可以交互，比聊天室中的玩家可以任意的其他人發(fā)消息。用多線程模式實現(xiàn)非常簡單，線程中可以直接讀寫某一個客戶端連接。而多進程模式就要用到管道、消息隊列、共享內(nèi)存實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，統(tǒng)稱進程間通信（IPC）復(fù)雜的技術(shù)才能實現(xiàn)。

代碼實例：

多進程/線程模型的流程是

1. 創(chuàng)建一個 socket，綁定服務(wù)器端口（bind），監(jiān)聽端口（listen），在PHP中用stream_socket_server一個函數(shù)就能完成上面3個步驟，當(dāng)然也可以使用php sockets擴展分別實現(xiàn)。

2. 進入while循環(huán)，阻塞在accept操作上，等待客戶端連接進入。此時程序會進入隨眠狀態(tài)，直到有新的客戶端發(fā)起connect到服務(wù)器，操作系統(tǒng)會喚醒此進程。accept函數(shù)返回客戶端連接的socket

3. 主進程在多進程模型下通過fork（php: pcntl_fork）創(chuàng)建子進程，多線程模型下使用pthread_create（php: new Thread）創(chuàng)建子線程。下文如無特殊聲明將使用進程同時表示進程/線程。

4. 子進程創(chuàng)建成功后進入while循環(huán)，阻塞在recv（php: fread）調(diào)用上，等待客戶端向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。收到數(shù)據(jù)后服務(wù)器程序進行處理然后使用send（php: fwrite）向客戶端發(fā)送響應(yīng)。長連接的服務(wù)會持續(xù)與客戶端交互，而短連接服務(wù)一般收到響應(yīng)就會close。

5. 當(dāng)客戶端連接關(guān)閉時，子進程退出并銷毀所有資源。主進程會回收掉此子進程。

這種模式最大的問題是，進程/線程創(chuàng)建和銷毀的開銷很大。所以上面的模式?jīng)]辦法應(yīng)用于非常繁忙的服務(wù)器程序。對應(yīng)的改進版解決了此問題，這就是經(jīng)典的Leader-Follower模型。

代碼實例：

它的特點是程序啟動后就會創(chuàng)建N個進程。每個子進程進入Accept，等待新的連接進入。當(dāng)客戶端連接到服務(wù)器時，其中一個子進程會被喚醒，開始處理客戶端請求，并且不再接受新的TCP連接。當(dāng)此連接關(guān)閉時，子進程會釋放，重新進入Accept，參與處理新的連接。

這個模型的優(yōu)勢是完全可以復(fù)用進程，沒有額外消耗，性能非常好。很多常見的服務(wù)器程序都是基于此模型的，比如Apache、PHP-FPM。

多進程模型也有一些缺點。

1. 這種模型嚴重依賴進程的數(shù)量解決并發(fā)問題，一個客戶端連接就需要占用一個進程，工作進程的數(shù)量有多少，并發(fā)處理能力就有多少。操作系統(tǒng)可以創(chuàng)建的進程數(shù)量是有限的。

2. 啟動大量進程會帶來額外的進程調(diào)度消耗。數(shù)百個進程時可能進程上下文切換調(diào)度消耗占CPU不到1%可以忽略不接，如果啟動數(shù)千甚至數(shù)萬個進程，消耗就會直線上升。調(diào)度消耗可能占到CPU的百分之幾十甚至100%。

另外有一些場景多進程模型無法解決，比如即時聊天程序（IM），一臺服務(wù)器要同時維持上萬甚至幾十萬上百萬的連接（經(jīng)典的C10K問題），多進程模型就力不從心了。

還有一種場景也是多進程模型的軟肋。通常Web服務(wù)器啟動100個進程，如果一個請求消耗100ms，100個進程可以提供1000qps，這樣的處理能力還是不錯的。但是如果請求內(nèi)要調(diào)用外網(wǎng)Http接口，像QQ、微博登錄，耗時會很長，一個請求需要10s。那一個進程1秒只能處理0.1個請求，100個進程只能達到10qps，這樣的處理能力就太差了。

有沒有一種技術(shù)可以在一個進程內(nèi)處理所有并發(fā)IO呢？答案是有，這就是IO復(fù)用技術(shù)。

IO復(fù)用/事件循環(huán)/異步非阻塞

其實IO復(fù)用的歷史和多進程一樣長，Linux很早就提供了select系統(tǒng)調(diào)用，可以在一個進程內(nèi)維持1024個連接。后來又加入了poll系統(tǒng)調(diào)用，poll做了一些改進，解決了1024限制的問題，可以維持任意數(shù)量的連接。但select/poll還有一個問題就是，它需要循環(huán)檢測連接是否有事件。這樣問題就來了，如果服務(wù)器有100萬個連接，在某一時間只有一個連接向服務(wù)器發(fā)送了數(shù)據(jù)，select/poll需要做循環(huán)100萬次，其中只有1次是命中的，剩下的99萬9999次都是無效的，白白浪費了CPU資源。

直到Linux 2.6內(nèi)核提供了新的epoll系統(tǒng)調(diào)用，可以維持無限數(shù)量的連接，而且無需輪詢，這才真正解決了C10K問題?，F(xiàn)在各種高并發(fā)異步IO的服務(wù)器程序都是基于epoll實現(xiàn)的，比如Nginx、Node.js、Erlang、Golang。像Node.js這樣單進程單線程的程序，都可以維持超過1百萬TCP連接，全部歸功于epoll技術(shù)。

IO復(fù)用異步非阻塞程序使用經(jīng)典的Reactor模型，Reactor顧名思義就是反應(yīng)堆的意思，它本身不處理任何數(shù)據(jù)收發(fā)。只是可以監(jiān)視一個socket句柄的事件變化。

Reactor有4個核心的操作：

1. add添加socket監(jiān)聽到reactor，可以是listen socket也可以使客戶端socket，也可以是管道、eventfd、信號等

2. set修改事件監(jiān)聽，可以設(shè)置監(jiān)聽的類型，如可讀、可寫?？勺x很好理解，對于listen socket就是有新客戶端連接到來了需要accept。對于客戶端連接就是收到數(shù)據(jù)，需要recv。可寫事件比較難理解一些。一個SOCKET是有緩存區(qū)的，如果要向客戶端連接發(fā)送2M的數(shù)據(jù)，一次性是發(fā)不出去的，操作系統(tǒng)默認TCP緩存區(qū)只有256K。一次性只能發(fā)256K，緩存區(qū)滿了之后send就會返回EAGAIN錯誤。這時候就要監(jiān)聽可寫事件，在純異步的編程中，必須去監(jiān)聽可寫才能保證send操作是完全非阻塞的。

3. del從reactor中移除，不再監(jiān)聽事件

4. callback就是事件發(fā)生后對應(yīng)的處理邏輯，一般在add/set時制定。C語言用函數(shù)指針實現(xiàn)，JS可以用匿名函數(shù)，PHP可以用匿名函數(shù)、對象方法數(shù)組、字符串函數(shù)名。

Reactor只是一個事件發(fā)生器，實際對socket句柄的操作，如connect/accept、send/recv、close是在callback中完成的。具體編碼可參考下面的偽代碼：

Reactor模型還可以與多進程、多線程結(jié)合起來用，既實現(xiàn)異步非阻塞IO，又利用到多核。目前流行的異步服務(wù)器程序都是這樣的方式：如

• Nginx：多進程Reactor

• Nginx+Lua：多進程Reactor+協(xié)程

• Golang：單線程Reactor+多線程協(xié)程

• Swoole：多線程Reactor+多進程Worker

4. PHP socket內(nèi)部源碼

         從PHP內(nèi)部源碼來看，PHP提供的socket編程是在socket，bind,listen等函數(shù)外添加了一個層，讓其更加簡單和方便調(diào)用。但是一些業(yè)務(wù)邏輯的程序還是需要程序員自己去實現(xiàn)。
下面我們以socket_create的源碼實現(xiàn)來說明PHP的內(nèi)部實現(xiàn)。
前面我們有說到php的socket是以擴展的方式實現(xiàn)的。在源碼的ext目錄，我們找到sockets目錄。這個目錄存放了PHP對于socket的實現(xiàn)。直接搜索PHP_FUNCTION(socket_create)，在sockets.c文件中找到了此函數(shù)的實現(xiàn)。如下所示代碼：

/* {{{ proto resource socket_create(int domain, int type, int protocol) U
   Creates an endpoint for communication in the domain specified by domain, of type specified by type */
PHP_FUNCTION(socket_create)
{
        long            arg1, arg2, arg3;
        php_socket      *php_sock = (php_socket*)emalloc(sizeof(php_socket));
 
        if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "lll", &arg1, &arg2, &arg3) == FAILURE) {
                efree(php_sock);
                return;
        }
 
        if (arg1 != AF_UNIX
#if HAVE_IPV6
                && arg1 != AF_INET6
#endif
                && arg1 != AF_INET) {
                php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "invalid socket domain [%ld] 
                specified for argument 1, assuming AF_INET", arg1);
                arg1 = AF_INET;
        }
 
        if (arg2 > 10) {
                php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "invalid socket type [%ld] specified for argument 2, assuming SOCK_STREAM", arg2);
                arg2 = SOCK_STREAM;
        }
 
        php_sock->bsd_socket = socket(arg1, arg2, arg3);
        php_sock->type = arg1;
 
        if (IS_INVALID_SOCKET(php_sock)) {
                SOCKETS_G(last_error) = errno;
                php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "Unable to create socket [%d]: %s", errno, php_strerror(errno TSRMLS_CC));
                efree(php_sock);
                RETURN_FALSE;
        }
 
        php_sock->error = 0;
        php_sock->blocking = 1;
        
        ZEND_REGISTER_RESOURCE(return_value, php_sock, le_socket);
}
/* }}} */

Zend API實際對c函數(shù)socket做了包裝，供PHP使用。 而在c的socket編程中，我們使用如下方式初始化socket。

//初始化Socket  
    if( (socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){  
         printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
         exit(0);  
    }

5. socket函數(shù)

函數(shù)名 描述
socket_accept() 接受一個Socket連接
socket_bind() 把socket綁定在一個IP地址和端口上
socket_clear_error() 清除socket的錯誤或最后的錯誤代碼
socket_close() 關(guān)閉一個socket資源
socket_connect() 開始一個socket連接
socket_create_listen() 在指定端口打開一個socket監(jiān)聽
socket_create_pair() 產(chǎn)生一對沒有差別的socket到一個數(shù)組里
socket_create() 產(chǎn)生一個socket，相當(dāng)于產(chǎn)生一個socket的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
socket_get_option() 獲取socket選項
socket_getpeername() 獲取遠程類似主機的ip地址
socket_getsockname() 獲取本地socket的ip地址
socket_iovec_add() 添加一個新的向量到一個分散/聚合的數(shù)組
socket_iovec_alloc() 這個函數(shù)創(chuàng)建一個能夠發(fā)送接收讀寫的iovec數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
socket_iovec_delete() 刪除一個已分配的iovec
socket_iovec_fetch() 返回指定的iovec資源的數(shù)據(jù)
socket_iovec_free() 釋放一個iovec資源
socket_iovec_set() 設(shè)置iovec的數(shù)據(jù)新值
socket_last_error() 獲取當(dāng)前socket的最后錯誤代碼
socket_listen() 監(jiān)聽由指定socket的所有連接
socket_read() 讀取指定長度的數(shù)據(jù)
socket_readv() 讀取從分散/聚合數(shù)組過來的數(shù)據(jù)
socket_recv() 從socket里結(jié)束數(shù)據(jù)到緩存
socket_recvfrom() 接受數(shù)據(jù)從指定的socket，如果沒有指定則默認當(dāng)前socket
socket_recvmsg() 從iovec里接受消息
socket_select() 多路選擇
socket_send() 這個函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)到已連接的socket
socket_sendmsg() 發(fā)送消息到socket
socket_sendto() 發(fā)送消息到指定地址的socket
socket_set_block() 在socket里設(shè)置為塊模式
socket_set_nonblock() socket里設(shè)置為非塊模式
socket_set_option() 設(shè)置socket選項
socket_shutdown() 這個函數(shù)允許你關(guān)閉讀、寫、或指定的socket
socket_strerror() 返回指定錯誤號的周詳錯誤
socket_write() 寫數(shù)據(jù)到socket緩存
socket_writev() 寫數(shù)據(jù)到分散/聚合數(shù)組

6. PHP Socket模擬請求

我們使用stream_socket來模擬：

/**
 * 
 * @param $data= array=array('key'=>value)
 */
function post_contents($data = array()) {
    $post = $data ? http_build_query($data) : '';
    $header = "POST /test/ HTTP/1.1" . "\n";
    $header .= "User-Agent: Mozilla/4.0+(compatible;+MSIE+6.0;+Windows+NT+5.1;+SV1)" . "\n";
    $header .= "Host: localhost" . "\n";
    $header .= "Accept: */*" . "\n";
    $header .= "Referer: http://localhost/test/" . "\n";
    $header .= "Content-Length: ". strlen($post) . "\n";
    $header .= "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded" . "\n";
    $header .= "\r\n";
    $ddd = $header . $post;
    $fp = stream_socket_client("tcp://localhost:80", $errno, $errstr, 30);
    $response = '';
    if (!$fp) {
        echo "$errstr ($errno)<br />\n";
    } else {
        fwrite($fp, $ddd);
        $i = 1;
        while ( !feof($fp) ) {
            $r = fgets($fp, 1024);
            $response .= $r;
            //處理這一行
        }
    }
    fclose($fp);
    return $response;
}

注意，以上程序可能會進入死循環(huán)；

這個PHP的feof($fp) 需要注意的地方了，我們來分析為什么進入死循環(huán)。

        while ( !feof($fp) ) {
            $r = fgets($fp, 1024);
            $response .= $r;
        }

實際上，feof是可靠的，但是結(jié)合fgets函數(shù)一塊使用的時候，必須要小心了。一個常見的做法是：

$fp = fopen("myfile.txt", "r");
while (!feof($fp)) {
   $current_line = fgets($fp);
   //對結(jié)果做進一步處理,防止進入死循環(huán)
}

當(dāng)處理純文本的時候，fgets獲取最后一行字符后，foef函數(shù)返回的結(jié)果并不是TRUE。實際的運算過程如下：

1) while（）繼續(xù)循環(huán)。

2) fgets 獲取倒數(shù)第二行的字符串

3) feof返回false，進入下一次循環(huán)

4）fgets獲取最后一行數(shù)據(jù)

5)  一旦fegets函數(shù)被調(diào)用，feof函數(shù)仍然返回的是false。所以繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)

6) fget試圖獲取另外一行，但實際結(jié)果是空的。實際代碼沒有意識到這一點，試圖處理另外根本不存在的一行，但fgets被調(diào)用了，feof放回的結(jié)果仍然是false

7)    .....

8) 進入死循環(huán)

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“PHP中SOCKET編程的示例分析”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識等著你來學(xué)習(xí)!