引言

最近開發(fā)一個(gè)小功能，用到了隊(duì)列mcq，啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程消費(fèi)隊(duì)列數(shù)據(jù)，后邊發(fā)現(xiàn)一個(gè)進(jìn)程處理不過來了，又加了一個(gè)進(jìn)程，過了段時(shí)間又處理不過來了......

這種方式每次都要修改crontab，如果進(jìn)程掛掉了，不會(huì)及時(shí)的啟動(dòng)，要等到下次crontab執(zhí)行的時(shí)候才會(huì)啟動(dòng)。關(guān)閉（重啟）進(jìn)程的時(shí)候用的是kill，這可能會(huì)丟失正在處理的數(shù)據(jù)，比如下面這個(gè)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(shí)間放大到10s：

?php
$i = 1;
while (1) {
    echo "開始第[{$i}]次循環(huán)\n";
    sleep(10);
    echo "結(jié)束第[{$i}]次循環(huán)\n";
    $i++;
}

當(dāng)我們運(yùn)行腳本之后，等到循環(huán)開始之后，給進(jìn)程發(fā)送kill {$pid}，默認(rèn)發(fā)送的是編號(hào)為15的SIGTERM信號(hào)。假設(shè)$i是從隊(duì)列拿到的，拿到2的時(shí)候，正在處理，我們給程序發(fā)送了kill信號(hào)，和隊(duì)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(jìn)程模型

這時(shí)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(gè)人服務(wù)，他的進(jìn)程模型比較經(jīng)典，如下所示：

管理員通過master進(jìn)程和nginx進(jìn)行交互，從/path/to/nginx.pid讀取nginx master進(jìn)程的pid，發(fā)送信號(hào)給master進(jìn)程，master根據(jù)不同的信號(hào)做出不同的處理，然后反饋信息給管理員。worker是master進(jìn)程fork出來的，master負(fù)責(zé)管理worker，不會(huì)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(dòng)，當(dāng)worker意外退出，master會(huì)收到子進(jìn)程退出的消息，也會(huì)重新啟動(dòng)新的worker進(jìn)程補(bǔ)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(gè)正在處理的數(shù)據(jù)，更新配置時(shí)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(shí)候特別有用。

進(jìn)程設(shè)計(jì)

看了nginx的進(jìn)模型，我們完全可以開發(fā)一個(gè)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(jìn)程、可以平滑退出、可以查看子進(jìn)程狀態(tài)。不需要太復(fù)雜，因?yàn)槲覀兲幚黻?duì)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(fèi)時(shí)費(fèi)力，意義不是很大。設(shè)計(jì)的進(jìn)程模型跟nginx類似，更像是nginx的簡化版本。

進(jìn)程信號(hào)量設(shè)計(jì)

信號(hào)量是進(jìn)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(hào)給進(jìn)程，進(jìn)程根據(jù)信號(hào)做出不同的處理。

master進(jìn)程啟動(dòng)的時(shí)候保存pid到文件/path/to/daeminze.pid，管理員通過信號(hào)和master進(jìn)程通訊，master進(jìn)程安裝3種信號(hào)，碰到不同的信號(hào)，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(jìn)程是否正在處理數(shù)據(jù)直接退出

SIGUSR1 => 查看進(jìn)程狀態(tài)，查看進(jìn)程占用內(nèi)存，運(yùn)行時(shí)間等信息

master進(jìn)程通過信號(hào)和worker進(jìn)程通訊，worker進(jìn)程安裝了2個(gè)信號(hào)，如下所示：

SIGINT => 平滑退出

SIGUSR1 => 查看worker進(jìn)程自身狀態(tài)

為什么worker進(jìn)程只安裝2個(gè)信號(hào)呢，少了個(gè)SIGTERM，因?yàn)閙aster進(jìn)程收到信號(hào)SIGTERM之后，向worker進(jìn)程發(fā)送SIGKILL信號(hào)，默認(rèn)強(qiáng)制關(guān)閉進(jìn)程即可。

worker進(jìn)程是通過master進(jìn)程fork出來的，這樣master進(jìn)程可以通過pcntl_wait來等待子進(jìn)程退出事件，當(dāng)有子進(jìn)程退出的時(shí)候返回子進(jìn)程pid，做處理并啟動(dòng)新的進(jìn)程補(bǔ)充上來。

master進(jìn)程也通過pcntl_wait來等待接收信號(hào)，當(dāng)有信號(hào)到達(dá)的時(shí)候，會(huì)返回-1，這個(gè)地方還有些坑，在下文中會(huì)詳細(xì)講。

PHP中有2種信號(hào)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(jí)語句，都會(huì)去檢查進(jìn)程中是否有未處理的信號(hào)，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了，PHP 5.3.0及之前的版本可能會(huì)用到這個(gè)。

第二種是通過pcntl_signal_dispatch來調(diào)用未處理的信號(hào)，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(hào)量

PHP通過pcntl_signal安裝信號(hào)，函數(shù)聲明如下所示：

bool pcntl_signal ( int $signo , [callback $handler [, bool $restart_syscalls = true ] )

第三個(gè)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)參數(shù)對pcntl_wait函數(shù)接收信號(hào)有影響，當(dāng)設(shè)置為缺省值true的時(shí)候，發(fā)送信號(hào)，進(jìn)程用pcntl_wait收不到，必須設(shè)置為false才可以，看看下面這個(gè)例子：

?php
$i = 0;
while ($i5) {
    $pid = pcntl_fork();
    $random = rand(10, 50);
    if ($pid == 0) {
        sleep($random);
        exit();
    }
    echo "child {$pid} sleep {$random}\n";
    $i++;
}

pcntl_signal(SIGINT,  function($signo) {
     echo "Ctrl + C\n";
});

while (1) {
    $pid = pcntl_wait($status);
    var_dump($pid);
    pcntl_signal_dispatch();
}

運(yùn)行之后，我們對父進(jìn)程發(fā)送kill -SIGINT {$pid}信號(hào)，發(fā)現(xiàn)pcntl_wait沒有反應(yīng)，等到有子進(jìn)程退出的時(shí)候，發(fā)送過的SIGINT會(huì)一個(gè)個(gè)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(yùn)行腳本之后馬上給父進(jìn)程發(fā)送了四次SIGINT信號(hào)，等到一個(gè)子進(jìn)程推出的時(shí)候，所有信號(hào)都會(huì)觸發(fā)。

但當(dāng)把安裝信號(hào)的第三個(gè)參數(shù)設(shè)置為false：

pcntl_signal(SIGINT,  function($signo) {
     echo "Ctrl + C\n";
}, false);

這時(shí)候給父進(jìn)程發(fā)送SIGINT信號(hào)，pcntl_wait會(huì)馬上返回-1，信號(hào)對應(yīng)的事件也會(huì)觸發(fā)。

所以第三個(gè)參數(shù)大概意思就是，是否重新注冊此信號(hào)，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(huì)重復(fù)注冊，不會(huì)返回，pcntl_wait收不到消息。

信號(hào)量和系統(tǒng)調(diào)用

信號(hào)量會(huì)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(jìn)程正在sleep的時(shí)候，收到信號(hào)，sleep會(huì)馬上返回剩余sleep秒數(shù)，比如：

?php
pcntl_signal(SIGINT,  function($signo) {
     echo "Ctrl + C\n";
}, false);

while (true) {
	pcntl_signal_dispatch();
    echo "123\n";
    $limit = sleep(2);
	echo "limit sleep [{$limit}] s\n";
}

運(yùn)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(hù)）進(jìn)程

這種進(jìn)程一般設(shè)計(jì)為daemon進(jìn)程，不受終端控制，不與終端交互，長時(shí)間運(yùn)行在后臺(tái)，而對于一個(gè)進(jìn)程，我們可以通過下面幾個(gè)步驟把他升級(jí)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的daemon進(jìn)程：

protected function daemonize()
{
    $pid = pcntl_fork();
    if (-1 == $pid) {
        throw new Exception("fork進(jìn)程失敗");
    } elseif ($pid != 0) {
        exit(0);
    }
    if (-1 == posix_setsid()) {
        throw new Exception("新建立session會(huì)話失敗");
    }

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

    umask(0);
    chdir("/");
}

攏共分五步：

1.fork子進(jìn)程，父進(jìn)程退出。

2.設(shè)置子進(jìn)程為會(huì)話組長，進(jìn)程組長。

3.再次fork，父進(jìn)程退出，子進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)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(jìn)程為會(huì)話組長，必要條件是進(jìn)程非進(jìn)程組長，因此做第一次fork，進(jìn)程組長（父進(jìn)程）退出，子進(jìn)程通過posix_setsid()設(shè)置為會(huì)話組長，同時(shí)也為進(jìn)程組長。

第3步是為了不讓進(jìn)程重新控制終端，因?yàn)橐粋€(gè)進(jìn)程控制一個(gè)終端的必要條件是會(huì)話組長（pid=sid）。

第4步是為了恢復(fù)默認(rèn)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(shí)候會(huì)用到，文件的默認(rèn)權(quán)限為666，文件夾為777，創(chuàng)建文件（夾）的時(shí)候會(huì)用默認(rèn)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：