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Swoole和Redis實作的并發佇列處理系統

2020-09-23 03:57:34 後端開發

由于PHP不支持多執行緒,但是作為一個完善的系統,有很多操作都是需要異步完成的,為了完成這些異步操作,我們做了一個基于Redis佇列任務系統,

大家知道,一個訊息佇列處理系統主要分為兩大部分:消費者和生產者,

在我們的系統中,主系統作為生產者,任務系統作為消費者,

 

具體的作業流程如下:

1、主系統將需要需要處理的任務名稱+任務引數push到佇列中,

2、任務系統實時的對任務佇列進行pop,pop出來一個任務就fork一個子行程,由子行程完成具體的任務邏輯,

 

具體代碼如下:

 1 /**
 2  * 啟動守護行程
 3  */
 4 public function runAction() {
 5     Tools::log_message('ERROR', 'daemon/run' . ' | action: restart', 'daemon-');
 6     while (true) {
 7         $this->fork_process();
 8     }
 9     exit;
10 }
11 
12 /**
13  * 創建子行程
14  */
15 private function fork_process() {
16     $ppid = getmypid();
17     $pid = pcntl_fork();
18     if ($pid == 0) {//子行程
19         $pid = posix_getpid();
20         //echo "* Process {$pid} was created \n\n";
21         $this->mq_process();
22         exit;
23     } else {//主行程
24         $pid = pcntl_wait($status, WUNTRACED); //取得子行程結束狀態
25         if (pcntl_wifexited($status)) {
26             //echo "\n\n* Sub process: {$pid} exited with {$status}";
27             //Tools::log_message('INFO', 'daemon/run succ' . '|status:' . $status . '|pid:' . $ppid . '|childpid:' . $pid );
28         } else {
29             Tools::log_message('ERROR', 'daemon/run fail' . '|status:' . $status . '|pid:' . $ppid . '|childpid:' . $pid, 'daemon-');
30         }
31     }
32 }
33 
34 /**
35  * 業務任務佇列處理
36  */
37 private function mq_process() {
38     $data_pop = $this->masterRedis->rPop($this->redis_list_key);
39     $data = json_decode($data_pop, 1);
40     if (!$data) {
41         return FALSE;
42     }
43     $worker = '_task_' . $data['worker'];
44     $class_name = isset($data['class']) ? $data['class'] : 'TaskproModel';
45     $params = $data['params'];
46     $class = new $class_name();
47     $class->$worker($params);
48     return TRUE;
49 }

 

 

這是一個簡單的任務處理系統,

通過這個任務系統幫助我們實作了異步,到目前為止已經穩定運行了將近一年,

但很可惜,它是一個單行程的系統,它是一直在不斷的fork,如果有任務就處理,沒有任務就跳過,

這樣很穩定,

但問題有兩個:一是不斷地fork、pop會浪費服務器資源,二是不支持并發!

第一個問題還好,但第二個問題就很嚴重,

當主系統 同時 拋過來大量的任務時,任務的處理時間就會無限的拉長,

 

新的設計

為了解決并發的問題,我們計劃做一個更加高效強壯的隊里處理系統,

因為在PHP7之前不支持多執行緒,所以我們采用多行程,

從網上找了不少資料,大多所謂的多行程都是N個行程同時在后臺運行,

顯然這是不合適的,

我的預想是:每pop出一個任務就fork一個任務,任務執行完成后子行程結束,

 

遇到的問題

1、如何控制最大行程數

這個問題很簡單,那就是每fork一個子行程就自增一次,而當子行程執行完成就自減一次,

自增沒有問題,我們就在主行程中操作就完了,那么該如何自減呢?

可能你會說,當然是在子行程中啊,但這里你需要注意:當fork的時候是從主行程復制了一份資源給子行程,這就意味著你無法在子行程中操作主行程中的計數器!

所以,這里就需要了解一個知識點:信號,

具體的可以自行Google,這里直接看代碼,

1 // install signal handler for dead kids
2 pcntl_signal(SIGCHLD, array($this, "sig_handler"));

 

 

這就安裝了一個信號處理器,當然還缺少一點,

declare(ticks = 1);

 

 

declare是一個控制結構陳述句,具體的用法也請去Google,

這句代碼的意思就是每執行一條低級陳述句就呼叫一次信號處理器,

這樣,每當子行程結束的時候就會呼叫信號處理器,我們就可以在信號處理器中進行自減,

 

2、如何解決行程殘留

在多行程開發中,如果處理不當就會導致行程殘留,

為了解決行程殘留,必須得將子行程回收,

那么如何對子行程進行回收就是一個技術點了,

在pcntl的demo中,包括很多博文中都是說在主行程中回收子行程,

但我們是基于Redis的brpop的,而brpop是阻塞的,

這就導致一個問題:當執行N個任務之后,任務系統空閑的時候主行程是阻塞的,而在發生阻塞的時候子行程還在執行,所以就無法完成最后幾個子行程的行程回收,,,

這里本來一直很糾結,但當我將信號處理器搞定之后就也很簡單了,

行程回收也放到信號處理器中去,

 

新系統的評估

pcntl是一個行程處理的擴展,但很可惜它對多行程的支持非常乏力,

所以這里采用Swoole擴展中的Process,

具體代碼如下:

 1 declare(ticks = 1);
 2 class JobDaemonController extends Yaf_Controller_Abstract{
 3 
 4     use Trait_Redis;
 5 
 6     private $maxProcesses = 800;
 7     private $child;
 8     private $masterRedis;
 9     private $redis_task_wing = 'task:wing'; //待處理佇列
10 
11     public function init(){
12         // install signal handler for dead kids
13         pcntl_signal(SIGCHLD, array($this, "sig_handler"));
14         set_time_limit(0);
15         ini_set('default_socket_timeout', -1); //佇列處理不超時,解決redis報錯:read error on connection
16     }
17 
18     private function redis_client(){
19         $rds = new Redis();
20         $rds->connect('redis.master.host',6379);
21         return $rds;
22     }
23 
24     public function process(swoole_process $worker){// 第一個處理
25         $GLOBALS['worker'] = $worker;
26         swoole_event_add($worker->pipe, function($pipe) {
27             $worker = $GLOBALS['worker'];
28             $recv = $worker->read();            //send data to master
29 
30             sleep(rand(1, 3));
31             echo "From Master: $recv\n";
32             $worker->exit(0);
33         });
34         exit;
35     }
36 
37     public function testAction(){
38         for ($i = 0; $i < 10000; $i++){
39             $data = [
40                 'abc' => $i,
41                 'timestamp' => time().rand(100,999)
42             ];
43             $this->masterRedis->lpush($this->redis_task_wing, json_encode($data));
44         }
45         exit;
46     }
47 
48     public function runAction(){
49         while (1){
50 //            echo "\t now we de have $this->child child processes\n";
51             if ($this->child < $this->maxProcesses){
52                 $rds = $this->redis_client();
53                 $data_pop = $rds->brpop($this->redis_task_wing, 3);//無任務時,阻塞等待
54                 if (!$data_pop){
55                     continue;
56                 }
57                 echo "\t Starting new child | now we de have $this->child child processes\n";
58                 $this->child++;
59                 $process = new swoole_process([$this, 'process']);
60                 $process->write(json_encode($data_pop));
61                 $pid = $process->start();
62             }
63         }
64     }
65 
66     private function sig_handler($signo) {
67 //        echo "Recive: $signo \r\n";
68         switch ($signo) {
69             case SIGCHLD:
70                 while($ret = swoole_process::wait(false)) {
71 //                    echo "PID={$ret['pid']}\n";
72                     $this->child--;
73                 }
74         }
75     }
76 }

 

最終,經過測驗,單核1G的服務器執行1到3秒的任務可以做到800的并發,

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