swoole架构分析

swoole的进程/线程结构

结构图如下:

swoole主要由Master进程(主进程)和Manager进程配合使用完成其功能。

Master进程

是一个多线程的程序。其中有一组很重要的线程，称之为Reactor线程。它就是真正处理TCP连接，收发数据的线程。

Manager进程

管理worker/task进程。worker/task进程都是由Manager进程Fork并管理的。

Reactor线程

主线程(Master进程)在Accept新的连接后，会将这个连接分配给一个固定的Reactor线程，并由这个线程负责监听此socket。在socket可读时读取数据，并进行协议解析，将请求投递到Worker进程。

• 负责维护客户端TCP连接、处理网络IO、处理协议、收发数据
• 完全是异步非阻塞的模式
• 全部为C代码，除Start/Shudown事件回调外，不执行任何PHP代码
• 将TCP客户端发来的数据缓冲、拼接、拆分成完整的一个请求数据包
• Reactor以多线程的方式运行

Work进程

类似与php-fpm进程。

• 接受由Reactor线程投递的请求数据包，并执行PHP回调函数处理数据
• 生成响应数据并发给Reactor线程，由Reactor线程发送给TCP客户端
• 可以是异步模式，也可以是同步模式
• Worker以多进程的方式运行

TaskWorker进程

异步处理其他任务的进程，使用方方式类似与Gearman。

• 接受由Worker进程通过swoole_server->task/taskwait方法投递的任务
• 处理任务，并将结果数据返回(swoole_server->finish)给Worker进程
• TaskWorker以多进程的方式运行

关系

可以理解为Reactor就是nginx，Worker就是php-fpm。Reactor线程异步并行地处理网络请求，然后再转发给Worker进程中去处理(在回调函数中处理)。Reactor和Worker间通过UnixSocket进行通信。

事件处理流程

了解swoole事件处理流程，先了解两种网络事件处理模式。

Reactor模式

它要求主线程(I/O处理单元)只负责监听文件描述符上是否有事件发生，有的话就立即将该事件通知工作线程/进程(逻辑单元)。除此之外，主线程不做任何其他工作。读写数据，接受新的连接，以及处理客户请求均在工作线程中完成。

Proactor模式

两种实现

使用I/O异步模型实现Proactor模式。原理：将所有I/O操作都交给主线程，主线程配合和内核来处理，业务逻辑操作就交给逻辑单元。例如使用aio_read来实现。

工作流程：

1. 主线程调用aio_read函数向内核注册socket上的读完成事件。
2. 主线程继续处理其他I/O事件。
3. 当socket上的数据被读入用户缓冲区后，内核向应用程序(逻辑单元)发送一个信号，通知应用程序数据可用。
4. 应用程序读取数据(客户端的请求)，处理完后，调用aio_write函数向内核注册socket上的写事件。
5. 主线程继续处理其他逻辑。
6. 当用户缓冲区的数据写入socket后，内核向应用程序发送一个信号，通知应用程序数据发送完毕。
7. 应用程序预先定义好的信号处理函数来处理善后处理，比如关闭socket.

使用I/O同步模型实现Proactor模式。原理：主线程执行I/O事件数据的读写操作，业务逻辑操作就交给逻辑单元。例如使用epoll来实现。

工作流程：

1. 主线程往epoll内核事件表中注册socket上的读就绪事件。
2. 主线程调用epoll_wait等待socket上有数据可读。
3. epoll_wait有返回后，主线程从socket上读取数据，然后将读取到的数据封装成一个请求对象(客户端的请求)，并插入请求队列。
4. 于是队列的消费者线程处理请求对象，然后在epoll内核事件表中注册socket上的写就绪事件。
5. 主线程调用epoll_wait等待socket可写。
6. 当socket可写时，epoll_wait通知主线程。主线程往socket写入请求结果。

swoole事件架构图

从图可以看出，如果我们把Reactor线程和Work进程组合起来，看成工作线程的话，swoole使用的是reactor事件处理模式。

一个请求经历的步骤如下:

1. 服务器主线程等待客户端连接。

2. Reactor线程处理接连socket，读取socket上的请求数据(Receive)，将请求封装好后投递给work进程。

3. Work进程就是逻辑单元，处理业务数据。

4. Work进程结果返回给Reactor线程。

5. Reactor线程将结果写回socket(Send)。

每个模块的工作请回顾上面的结构介绍。