PHP的多样化执行方式（parallel PHP多线程实现，原生协程实现，多进程实现，ZTS、NTS、TS又是什么）

2024-05-18 21:04 由小松聊PHP进阶发表于 #后端开发

进程、线程、协程

进程：应用程序的启动实例，运行起的代码叫进程，有独立的内存空间，类比工厂的P个（P=1单进程，P>1多进程）车间。
线程：线程是CPU调度的最小单位，是进程内的执行单元，多个线程共享所属进程的资源。类比车间内的T个员工（T=1单线程，T>1多线程）车间。
协程：类似线程，协程是用户态（CPU受限执行用户程序指令），线程是内核态（CPU任意可在操作系统中任意执行任何指令）。通常在函数内部运行，并且可以在函数的不同部分之间暂停和恢复执行（最明显的特点就是协程不一定会跟着函数的return而结束，下次调用时能保留上调用时的状态）。

多进程、多线程怎么选?

做PHP的是几乎不用考虑的，毕竟不是C/C++这种偏底层适合做C/S或单Client的应用，PHP大多都是LAMP或LNMP的架构，结合Windows Server用IIS多线程的从来还没有遇见过。

多进程适用场景：
- CPU密集型任务：对于需要大量计算的任务，多进程可以充分利用多核处理器的优势，提高整体处理速度。
- 独立性要求高：如果任务之间需要完全独立的内存空间和资源，避免相互影响，多进程是更好的选择。
- 故障隔离：多进程能够提供更好的故障隔离性，一个进程崩溃不会影响其他进程，提高了系统的可靠性。
- 跨平台兼容性：多进程在跨平台兼容性方面表现更好，因为不同操作系统有不同的线程实现，而进程模型更为统一。
多线程适用场景：
- I/O密集型任务：对于需要频繁进行I/O操作的任务，多线程能够更好地利用等待时间，提高系统的响应速度。
- 资源共享：多线程适用于需要共享数据或资源的场景，能够更轻松地实现数据共享和通信。
- 实时性要求高：多线程能够更快速地响应事件和处理任务，适合需要实时性的应用场景。
- 内存消耗较低：线程间共享同一进程的内存空间，相比多进程消耗的内存较少。
- GUI编程：图形界面程序通常需要不同的线程处理用户交互和界面更新，多线程能够提高界面的响应性和流畅性。

多线程实现

parallel：是适用于 PHP ≥ 7.2.0 的并行并发扩展。
要求：自 parallel 1.2.0 起，要求 PHP ≥ 8.0.0，必须用ZTS版本(./configure时PHP7需要加--enable-maintainer-zts，PHP>=8需要加--enable-zts)。
Github地址：https://github.com/krakjoe/parallel
使用说明：https://www.php.net/manual/zh/intro.parallel.php
下载地址：https://pecl.php.net/package/parallel
应用场景：
- 并行数据处理：对大量数据进行并行处理，如图像处理、视频处理、大规模数据分析等。
- 网络请求并行处理：同时发送多个网络请求，例如同时请求多个API或网页数据，以提高数据获取速度。
- 并行计算：执行需要大量计算的任务，如数值计算、科学计算等。
- 并行爬虫：爬取网页数据时，可以利用并行处理提高爬取效率，加快数据采集速度。
- 多任务调度：在需要同时执行多个任务的场景，可利用此扩展进行任务调度和执行，提高系统的并发处理能力。
实操

cd /test
wget https://pecl.php.net/get/parallel-1.2.1.tgz
tar zxf parallel-1.2.1.tgz
cd parallel-1.2.1/
/usr/local/php8.1/bin/phpize
make
make install

vim /usr/local/php/etc/php.ini
extension=parallel

常规测试，输出@@@%%%，说明程序是从上到下依次执行的。

vim /test/a.php
<?php
for($i = 0; $i < 3; $i ++) {
    echo '@';
}

for($j = 6; $j < 9; $j ++) {
    echo '%';
}

使用扩展执行

<?php
$runtime = new \parallel\Runtime();

$future = $runtime->run(function(){
    for ($i = 0; $i < 25; $i ++)
        echo "@";
        return "result";
});


for ($j = 0; $j < 25; $j ++) {
    echo "%";
}

print_r($future->value());


多次执行，效果是这样的，可见是多个线程交替执行。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@result[root@localhost test]# php a.php 
@%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@result[root@localhost test]# php a.php 
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@result[root@localhost test]# php a.php 
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%@%@@@@@@@@@@@@@@@%%@@@@@@@@@%%result[root@localhost test]# php a.php 
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@result[root@localhost test]# php a.php 
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@result[root@localhost test]# php a.php 
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%@%@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@result[root@localhost test]# php a.php

原生协程实现

说明：之前的文章就有用到，把9.7GB的文本数据，按照一行一条数据的方式导入数据库，如果一次性加载，内存过载会报错。
所以就需要协程来帮忙，PHP的协程使用yield关键字来实现，在导入过程中，就用到了，协程不一定会跟着函数的return而结束，下次调用时能保留上调用时的状态的特点
协程适用场景之一：万字详解PHP+Sphinx中文亿级数据全文检索实战（实测亿级数据0.1秒搜索耗时）
示例：
- 代码不多，就可以实现，就例如大名鼎鼎的单例模式，也没几行就能实现，概念指定的代码不在多少，在于解决的问题。
- 如下：yield相当于return的返回之意，且不会中断，还能记住上次迭代的位置，所以输出的结果是0123456789。

<?php
function func() {
    $i = 0;
    while ($i < 10) {
        yield $i;
        $i ++;
    }
}

$func = func();
foreach($func as $v) {
    echo $v;
}

多进程方式

说明：最常见的执行方式，大部分企业都这种架构，不必过多演示。configure时需要添加--enable-fpm --with-fpm-user=www --with-fpm-group=www。与Nginx通信，通常使用php-fpm（php进程管理器）去实现多个进程。
解决问题：
- 提高并发量：请求量一上来，一个进程扛不住，就多个进程一起抗。
- 进程隔离：PHP-FPM 可以实现进程隔离，一个进程的崩溃不会影响到其他进程，提高了系统的稳定性和可靠性。
- 提高资源利用率：PHP-FPM 可以根据实际情况调整进程池的大小，以适应服务器负载的变化，从而更好地利用服务器资源，避免资源浪费。

ps aux | grep php

root      3511  0.0  0.3 172232  5936 ?        Ss   Mar17   1:20 php-fpm: master process (/usr/local/php/etc/php-fpm.conf)
www       4554  0.0  0.7 178812 14516 ?        S    15:13   0:01 php-fpm: pool www
www       4555  0.0  0.7 178812 14444 ?        S    15:13   0:01 php-fpm: pool www
www       4556  0.0  0.7 178812 14500 ?        S    15:13   0:01 php-fpm: pool www
www       4596  0.0  0.7 178812 14496 ?        S    15:14   0:01 php-fpm: pool www
www       4597  0.0  0.7 178812 14556 ?        S    15:14   0:01 php-fpm: pool www

ZTS、NTS、TS版本的区别

ZTS：指的是 PHP 的线程安全版本。PHP ZTS 版本中的核心功能被修改和重新编写，以确保在多线程环境下能够安全地运行。这样，开发人员就可以在需要在多线程环境中运行 PHP 脚本时，选择使用 PHP ZTS 版本来提高线程安全性和稳定性。
总的来说，PHP ZTS（Zend Thread Safety）是 PHP 的线程安全版本，专门设计用于在多线程环境下提供更好的线程安全性和稳定性。
TS：多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问某些数据时进行保护，其它线程不能进行访问，直到该线程读取完，其它线程才可使用。主要是针对windows系统iis运行的情况，如果是使用ISAPI的方式来运行PHP就必须用Thread Safe(线程安全)的版本。因为windows申请进程开销较大，所以windows主要以多线程方式运行PHP，这时候需要线程安全的版本。
NTS：linux下，PHP使用多进程方式运行，所以可以选择nts版本。
ISAPI全称Internet Server Application Programming Interface，是一种微软Windows平台下的Web服务器扩展技术。它允许开发者编写动态网页应用程序并直接运行在Web服务器上，可以与Web服务器（如IIS）直接交互，提供更高效的性能和更灵活的功能扩展。通过ISAPI，开发者可以使用C++、Delphi等语言编写高性能的Web应用程序。
如果要开多线程：ZTS优于TS优于NTS。