Swoole引擎原理的快速入门干货

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过去一年使用PHP和Java两种技术栈完成了一个游戏服务器项目。由于项目中有高频的网络请求，所以PHP技术栈尝试使用Swoole引擎（基于事件的高性能异步并行网络通信引擎）来完成部分游戏业务。

Swoole的安装

安装swoole很简单，由于是国人做的项目，很多issue可以在官网文档找到答案。安装分两种：

• 编译安装。直接去github或者gitee去下载官方的发行版，编译安装后，将so拓展写入php.ini文件。
• 容器安装。swoole引擎应用广泛，所以hub上有很多可用的容器，选择需要的pull一下即可。

具体操作百度一下即可，网上相关内容很多。

Swoole引擎的优势

1. 常驻内存。传统 PHP框架或者单文件，在处理每个请求之前，都要做一遍加载框架文件、配置的操作，请求完成之后会释放所有资源和内存，无须担心内存泄漏。但是如果请求数量上升，并发很高的时候，快速创建资源，又马上释放，会导致 PHP 程序运行效率急剧下降。而使用 Swoole 则没有这个问题：PHP的代码加载到内存后，拥有更长的生命周期，这样建立的数据库连接和其他大的对象，不被释放。每次请求只需要处理很少的代码，而这些代码只在第一次运行时，被 PHP 解析器编译，驻留内存。以后都是直接载入 OPCODE ，让 Zend 引擎直接运行。另外，之前PHP不能实现的，如数据库连接池，缓存连接池都可以在Swoole引擎下实现。系统的运行效率会大大提高。
2. 快速开发。Swoole引擎提供了PHP语言的异步多线程服务器，异步TCP/UDP网络客户端，异步MySQL，异步Redis，数据库连接池，AsyncTask，消息队列，毫秒定时器，异步文件读写，异步DNS查询。 Swoole内置了Http/WebSocket服务器端/客户端、Http2.0服务器端。
3. 协程编程模式。Swoole4可以使用完全同步的代码实现异步程序。PHP代码无需额外增加任何关键词，底层自动进行协程调度，实现异步IO。

Swoole引擎的流程解析

Swoole运行的流程图如下：

Swoole中的线程或进程

结构图如下：

Swoole引擎分为两种模式：单线程模式和进程模式。本文只讨论进程模式。具体两者区别官方文档中有说明。

Master进程

用于处理swoole核心事件，比如来自客户端的连接，本地通讯的管道。master进程里有多个线程，每个线程运行了一个epol函数的实例。（由于Worker进程并不是由Master进程fork出来的，所以可能会出现强行kill Master进程后，Worker进程依旧存在）

Reactor线程

Swoole的主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。
Swoole的主线程在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。在socket可写时将数据发送给TCP客户端

Manager进程

swoole中worker/task进程都是由Manager进程Fork并管理的。
子进程结束运行时，manager进程负责回收此子进程，避免成为僵尸进程。并创建新的子进程
服务器关闭时，manager进程将发送信号给所有子进程，通知子进程关闭服务
服务器reload时，manager进程会逐个关闭/重启子进程

Worker进程

Swoole提供了完善的进程管理机制，当Worker进程异常退出，如发生PHP的致命错误、被其他程序误杀，或达到max_request次数之后正常退出。主进程会重新拉起新的Worker进程。 Worker进程内可以像普通的apache+php或者php-fpm中写代码。不需要像Node.js那样写异步回调的代码。

各进程的回调函数

Master内的回调函数：

• onStart
• onShutdown

Worker进程内的回调函数

• onWorkerStart
• onWorkerStop
• onConnect
• onClose
• onReceive
• onFinish

TaskWorker进程内的回调函数

• onTask
• onWorkerStart

Manager进程内的回调函数

• onManagerStart
• onManagerStop

Reactor、Worker、TaskWorker的关系

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。Reactor和Worker间通过UnixSocket进行通信。
在php-fpm的应用中，经常会将一个任务异步投递到Redis等队列中，并在后台启动一些php进程异步地处理这些任务。Swoole提供的TaskWorker是一套更完整的方案，将任务的投递、队列、php任务处理进程管理合为一体。通过底层提供的API可以非常简单地实现异步任务的处理。另外TaskWorker还可以在任务执行完成后，再返回一个结果反馈到Worker。
Swoole的Reactor、Worker、TaskWorker之间可以紧密的结合起来，提供更高级的使用方式。一个更通俗的比喻：假设Swoole应用服务器是一个工厂，那Reactor就是销售，接受客户订单。而Worker就是工人，当销售接到订单后，Worker去工作生产出客户要的东西。而TaskWorker可以理解为行政人员，可以帮助Worker干些杂事，让Worker专心工作。
底层会为Worker进程、TaskWorker进程分配一个唯一的ID。不同的Worker和TaskWorker进程之间可以通过sendMessage接口进行通信。

实际项目中的各进程线程的分工：

• Manager进程：负责管理worker进程，创建或回收
• Worker进程：游戏逻辑处理
• taskWorker进程：向客户端发网络包、关闭长期不活跃的tcp连接

Swoole版本兼容性

该项目开发阶段使用的swoole引擎版本1.9.6，后来由于测试环境安装成了4.3.2版本，所以尝试业务代码作调整。不过swoole的向下兼容很值得佩服的是，这过程中竟然只发现了一处代码不兼容的问题：是有关swoole_server的一项配置参数，在原来版本采用了魔鬼数字进行配置的，但是到新版本，这个数字没有被宏定义，后来通过查看swoole源码找到了宏定义组，然后修改了这处配置。（不过版本升级顺利也是基于swoole的业务代码比较少，所以仅供参考）