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PHP 事件驱动开发

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最近在学习PHP的系统事件驱动（event-base）开发，发现PHP有好几个event扩展，根据底层库依赖分为两类：libevent和libev。libevent可以为文件描述符、信号、超时设定等事件提供了监听回调，支持poll/kqueue/event port/select/epoll。libevent 库的其他组件提供其他功能，包括缓冲的事件系统（用于缓冲发送到客户端/从客户端接收的数据）以及 HTTP、DNS 和 RPC 系统的核心实现。libev提供了各种监听器，包括子进程监听，超时设定，定时器，IO监听，信号监听，文件监视等，支持epoll/kqueue/event ports/inotify/eventfd/signalfd，更快的时钟管理，时间变化检测和修正。PHP依赖libevent扩展有libevent，event，PHP依赖libev扩展则有Ev，libev。

libevent在PHP事件驱动开发上应用广泛，比如workerman，phpDaemon，ReactPHP，Kellner。CentOS上PHP 5.4安装libevent扩展

sudo yum install libevent-devel

wget https://pecl.php.net/get/libevent-0.1.0.tgz
tar -zxvf libevent-0.1.0.tgz
cd libevent-0.1.0
phpize 
./configure
sudo make
sudo make install

#增加libevent.so
sudo vim /etc/php.ini

#是否安装成功
php -m | grep libevent

前面介绍过使用ticks和pcntl_signal来做定时器，然而tick运行机制是PHP解释器每执行 N 条可计时的低级语句就会发生的事件，如果tick值设置小了，会产生频繁的系统调用，设置大了又不能保证及时。使用libevent来设置一个定时器

<?php
function print_dot(){
	echo ".";
}

class Timer{
	protected  $pEventBase;
	protected $pEvent;
	public $nInterval = 1;
	public function __construct(){
		$this->pEventBase = event_base_new();
	}
	public function addEvent($p_pFunc, $p_mxArgs = null){
		$this->pEvent = event_new();
		event_set($this->pEvent, 0, EV_TIMEOUT, $p_pFunc, $p_mxArgs);
		event_base_set($this->pEvent, $this->pEventBase);
	}
	public function loop(){
		event_add($this->pEvent, $this->nInterval*1000000);
		event_base_loop($this->pEventBase);
	}
}

$pTimer = new Timer();
$pTimer->addEvent("print_dot");
while(1){
	$pTimer->loop();
}

libevent使用也很简单：

  • 使用event_base_new和event_new分别创建event_base和event
  • 使用event_set为event设置要监听文件描述符fd，比如文件、socke、信号，超时则fd为0，事件类型和回调函数
  • 使用event_base_set关联event_base和event
  • 使用event_add将设置好的event加入事件监听器
  • 调用event_base_loop开始处理事件

官网上有个例子用来做socket监听处理

<?php
$socket = stream_socket_server ('tcp://0.0.0.0:2000', $errno, $errstr);
stream_set_blocking($socket, 0);
$base = event_base_new();
$event = event_new();
event_set($event, $socket, EV_READ | EV_PERSIST, 'ev_accept', $base);
event_base_set($event, $base);
event_add($event);
event_base_loop($base);

$GLOBALS['connections'] = array();
$GLOBALS['buffers'] = array();

function ev_accept($socket, $flag, $base) {
    static $id = 0;
    
    $connection = stream_socket_accept($socket);
    stream_set_blocking($connection, 0);
    
    $id += 1;
    
    $buffer = event_buffer_new($connection, 'ev_read', NULL, 'ev_error', $id);
    event_buffer_base_set($buffer, $base);
    event_buffer_timeout_set($buffer, 30, 30);
    event_buffer_watermark_set($buffer, EV_READ, 0, 0xffffff);
    event_buffer_priority_set($buffer, 10);
    event_buffer_enable($buffer, EV_READ | EV_PERSIST);
    
    // we need to save both buffer and connection outside
    $GLOBALS['connections'][$id] = $connection;
    $GLOBALS['buffers'][$id] = $buffer;
}

function ev_error($buffer, $error, $id) {
    event_buffer_disable($GLOBALS['buffers'][$id], EV_READ | EV_WRITE);
    event_buffer_free($GLOBALS['buffers'][$id]);
    fclose($GLOBALS['connections'][$id]);
    unset($GLOBALS['buffers'][$id], $GLOBALS['connections'][$id]);
}

function ev_read($buffer, $id) {
    while ($read = event_buffer_read($buffer, 256)) {
        var_dump($read);
    }
}

相比libevent，event扩展提供了面向对象的方法，支持libevent 2+ 的特性，对HTTP，DNS，OpenSSL等协议操作进行封装。Kellner框架比较有意思，在PHP的libevent扩展基础上将http请求处理封装成了扩展，使用cli模式处理http请求，并给出了基于Zend Framework 2的示例。

libev自称libevent的替代者，克服了libevent的一些不利影响，开销更小，Node JS便是利用它来做事件驱动。相比基于libeventd的扩展，基于libev的ev扩展更新比较积极，支持设置各种的监听器，为感兴趣的事件注册回调，比如文件变化，超时。CentOS上PHP 5.4安装ev扩展

wget https://pecl.php.net/get/ev-0.2.15.tgz
tar -zxvf ev-0.2.15
cd ev-0.2.15
phpize 
./configure
sudo make
sudo make install

#增加ev.so
sudo vim /etc/php.ini

#是否安装成功
php -m | grep ev

libev封装了各种监视器，操作也比较简单。

<?php
/**
 * 延迟1秒后执行，不重复
 */
$pDelay = new EvTimer(1, 0, function () {
	echo "1 delay \n";
});
/**
 * 每隔一秒执行一次的定时器，0秒后执行
 */
$pTimer = new EvTimer(0, 1, function () {
	echo "1 seconds \n";
});
/**
 * 如果没有其他更高等级的监视器，那么就执行EvIdle，处于低优先级则不执行
 */
$pIdle = new EvIdle(function(){
	sleep(1);
	echo "idle timer \n";
},0,2);
/**
 * 每一次loop开始都会执行
 */
$pPrepare = new EvPrepare(function(){
	echo "before timer \n";
},0);
/**
 * 每一次loop都会执行，可以通过优先级调整执行顺序
 */
$c = new EvCheck(function(){
	echo "after timer \n";
},0,-1);
/**
 * 定时器，每隔1.5秒后执行一次，0秒后开始
 */
$pPeriod = new EvPeriodic(0., 1.5, NULL, function ($w, $revents) {
	echo time(), PHP_EOL;
});
/**
 * IO输入事件监听，可以拿去监听socket的Ev::WRITE和Ev::READ事件
 */
$pReadWatcher = new EvIo(STDIN, Ev::READ, function ($watcher, $revents) {
	echo "STDIN is readable\n";
});

/**
 * 注册监听感兴趣的信号
 */
$pSignal = new EvSignal(SIGTERM, function ($watcher) {
	echo "SIGTERM received\n";
	$watcher->stop();
});
/**
 * 文件变化监听器，10秒监测一次
 */
$pStatWatcher = new EvStat("/var/log/messages", 10, function ($w) {
	echo "/var/log/messages changed\n";
	
	$attr = $pStatWatcher->attr();
	
	if ($attr['nlink']) {
		printf("Current size: %ld\n", $attr['size']);
		printf("Current atime: %ld\n", $attr['atime']);
		printf("Current mtime: %ld\n", $attr['mtime']);
	} else {
		fprintf(STDERR, "`messages` file is not there!");
		$pStatWatcher->stop();
	}
});
	
/**
 * 开始执行Ev::RUN_ONCE则立即执行Ev::RUN_NOWAIT则非阻塞执行
 */
Ev::run();

也可以监听子进程

$pid = pcntl_fork();

if ($pid == -1) {
    fprintf(STDERR, "pcntl_fork failed\n");
} elseif ($pid) {
    $w = new EvChild($pid, FALSE, function ($w, $revents) {
        $w->stop();

        printf("Process %d exited with status %d\n", $w->rpid, $w->rstatus);
    });

    Ev::run();

    // Protect against Zombies
    pcntl_wait($status);
} else {
    //Forked child
    exit(2);
}

php的libev扩展也实现了libev的所有监视器，提供类似的用法，但比较久没更新了。

在网络编程中，使用事件驱动模型监听感兴趣的事件，结合异步处理，能够大大提高服务器性能。传统服务器模型如Apache为每一个请求生成一个子进程。当用户连接到服务器的一个子进程就产生，并处理连接。每个连接获得一个单独的线程和子进程。当用户请求数据返回时，子进程开始等待数据库操作返回。如果此时另一个用户也请求返回数据，这时就产生了阻塞。以下引用自《使用事件驱动模型实现高效稳定的网络服务器程序》

简单网络编程模型里面，服务器与客户端都是一应一答，大部分的 socket 接口都是阻塞型的。在面对多个客户端的请求时候，最简单的解决方式是在服务器端使用多线程（或多进程）。如果要同时响应成百上千路的连接请求，则无论多线程还是多进程都会严重占据系统资源，降低系统对外界响应效率，而线程与进程本身也更容易进入假死状态。
于是便有了“线程池”或“连接池”。“线程池”旨在减少创建和销毁线程的频率，其维持一定合理数量的线程，并让空闲的线程重新承担新的执行任务。“连接池”维持连接的缓存池，尽量重用已有的连接、减少创建和关闭连接的频率。
但是，“线程池”和“连接池”技术也只是在一定程度上缓解了频繁调用 IO 接口带来的资源占用。而且，所谓“池”始终有其上限，当请求大大超过上限时，“池”构成的系统对外界的响应并不比没有池的时候效果好多少。所以使用“池”必须考虑其面临的响应规模，并根据响应规模调整“池”的大小。对付可能同时出现的上千甚至上万次的客户端请求，“线程池”或“连接池”或许可以缓解部分压力，但是不能解决所有问题。

于是便有了基于事件驱动的非阻塞型服务器，比如Nginx，Node.js。Nginx采用事件驱动，使用epoll事件模型，充分使用异步逻辑，削减了上下文调度开销，并发服务能力更强。Node.js 的异步机制是基于事件的，所有的磁盘 I/O、网络通信、数据库查询都以非阻塞的方式请求，返回的结果由事件循环来处理。Node.js 在执行的过程中会维护一个事件队列，程序在执行时进入事件循环等待下一个事件到来，每个异步式 I/O 请求完成后会被推送到事件队列，等待程序进程进行处理。

参考链接：
libev – a high performance full-featured event loop written in C
Working with events
使用 libevent 和 libev 提高网络应用性能
为什么事件驱动服务器这么火
Asynchronous PHP and Real-time Messaging
react.php 中的异步实现