在PHP-FPM中使用pcntl扩展

TL;DR

在 PHP-FPM 中使用 pcntl 扩展在一定情况下是可行的,但是并不是合理的。

pcntl 扩展

pcntl 扩展主要用于Unix方式的进程创建, 程序执行, 信号处理以及进程的中断。

手册上告知:

Process Control should not be enabled within a web server environment and unexpected results may happen if any Process Control functions are used within a web server environment.

但是,这个扩展真的不能在 LNMP 环境中使用吗?让我们来验证一下。

多进程 fork 验证

pcntl 最常用的功能之一应该就是 fork 新进程了。通过 pcntl_fork() 函数可以使用 PHP 进行多进程应用程序的开发工作。

环境

还是使用 Docker 进行环境的准备工作。使用 OpenResty + PHP 5.6.35。

默认的 php:5.6.35-fpm-alpine3.4 镜像并没有开启 pcntl 扩展,所以需要自行修改镜像,Dockerfile 如下:

FROM php:5.6.35-fpm-alpine3.4
RUN apk add --no-cache --virtual .build-deps g++ make autoconf \
    && docker-php-source extract \
    && cd /usr/src/php \
    && docker-php-ext-configure pcntl \
    && docker-php-ext-install pcntl \
    && docker-php-ext-enable pcntl \
    && apk del --purge .build-deps

构建镜像 php:5.6.35-fpm-pcntl-alpine3.4

使用 docker-compose 编排 OpenResty 和 PHP-FPM,docker-compose.yml如下:

version: '3'
networks:
    pcntl_test:
services:
    pcntl_test_phpfpm:
        image: php:5.6.35-fpm-pcntl-alpine3.4
        networks:
            - pcntl_test
        volumes:
            - /data/www/htdocs/pcntl_test:/var/www/html
            - /data/www/logs:/var/www/logs
        expose:
          - "9000"

    pcntl_test_openresty:
        image: openresty/openresty:alpine
        networks:
            - pcntl_test
        depends_on:
            - pcntl_test_phpfpm
        links:
            - pcntl_test_phpfpm
        ports:
            - "9527:80"
        volumes:
            - /data/www/etc/pcntl_test/conf/nginx:/etc/nginx/conf.d/:ro
            - /data/www/logs:/usr/local/openresty/nginx/logs
            - /data/www/htdocs/pcntl_test:/var/www/html

测试代码

编写一个最简单的 fork 样例:

<?php
    if (extension_loaded('pcntl')) {
        echo "true\n";
    }

    for ($i = 0; $i < 5; ++$i) {
        $pid = pcntl_fork();

        if (0 == $pid) {
            echo "child:" . posix_getpid() . "\n";
            exit();
        } else if ($pid > 0) {
            echo "parent:" . posix_getpid() . " {$pid}\n";
        } else {
            echo posix_getpid() . " error\n";
        }
    }

表现

测试开始。

curl http://127.0.0.1:9527/index.php

预期的结果是首先会输出 true,毕竟已经加载了 pcntl 扩展,之后会输出各 5 行带有 parentchild 的字符串。形如:

true
parent:6 17
parent:6 18
parent:6 19
parent:6 20
parent:6 21
child:21
child:20
child:18
child:19
child:17

实际情况是:

true
parent:6 17
parent:6 18
parent:6 19
parent:6 20
parent:6 21

推测和现实产生了差异,乍一看似乎真的不能 fork 子进程,然而真实的执行情况是什么呢?

echo 更换为写入文件

我们将 echo 操作换成写入文件:

<?php
    $logFn = dirname(__FILE__) . '/log';

    for ($i = 0; $i < 5; ++$i) {
        $pid = pcntl_fork();

        if (0 == $pid) {
            file_put_contents($logFn, "child:" . posix_getpid() . "\n", FILE_APPEND);
            exit();
        } else if ($pid > 0) {
            file_put_contents($logFn, "parent:" . posix_getpid() . " {$pid}\n", FILE_APPEND);
        } else {
            file_put_contents($logFn, posix_getpid() . " error\n", FILE_APPEND);
        }
    }

在结果文件中,出现了预期的结果。

那么,可以得出第一个结论:pcntl 在一定情况下是可以在 PHP-FPM 中使用的。

子进程 echo “未能执行”原因

PHP 使用的是缓冲 IO,存在输入输出缓冲区,很有可能在 PHP-FPM 被 WebServer 断开连接时,还没能刷新各自进程的输入输出缓冲区,导致结果无法输出。

我们在最初代码的基础之上再作一些改动,增加缓冲区刷新操作:

<?php
    for ($i = 0; $i < 5; ++$i) {
        $pid = pcntl_fork();

        if (0 == $pid) {
            echo "child:" . posix_getpid() . "\n";
            ob_flush();
            flush();
            exit();
        } else if ($pid > 0) {
            echo "parent:" . posix_getpid() . " {$pid}\n";
            ob_flush();
            flush();
        } else {
            echo posix_getpid() . " error\n";
            ob_flush();
            flush();
        }
    }

如此之后在操作系统上才有可能输出子进程的文本。

为什么在 PHP-FPM 中使用 pcntl 是不合理的

案例

同样是刚才的第一段代码,场景可能是有人期望在 HTTP 请求中使用多进程提升处理能力,编写出类似这样的代码。

我们看看执行前后容器的进程数有何变化:

➜ docker top pcntltest_pcntl_test_phpfpm_1 | grep php-fpm | wc -l
3
➜ curl -s http://127.0.0.1:9527/index.php > /dev/null
➜ docker top pcntltest_pcntl_test_phpfpm_1 | grep php-fpm | wc -l
8

可以看到进程数增加了5个。这里有人可能会问,不是都已经 exit() 了吗?为什么进程数还增加了呢?

PHP 生命周期与 PHP-FPM

PHP 的生命周期 TIPI 上已经说明得很清楚了,可以看到调用 exit() 后会发生的情况:

请求处理完后就进入了结束阶段,一般脚本执行到末尾或者通过调用exit()或die()函数, PHP都将进入结束阶段。和开始阶段对应,结束阶段也分为两个环节,一个在请求结束后停用模块(RSHUTDOWN,对应RINIT), 一个在SAPI生命周期结束(Web服务器退出或者命令行脚本执行完毕退出)时关闭模块(MSHUTDOWN,对应MINIT)。

也就是说,exit() 只是到达了执行的结束阶段,并不是退出进程,退出进程的时机由 Zend 引擎决定。

PHP-FPM 为了提高处理能力,fork 出进程执行 PHP 代码后并不会立刻退出,进程仍会运行一定时间才会退出。

综上,在 PHP-FPM 中使用 pcntl_fork() 期望完成并行操作不是一个合理的行为。

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