FrankenPHP中的协程与多线程：Go与PHP并发模型对比-优快云博客

FrankenPHP中的协程与多线程：Go与PHP并发模型对比

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引言：PHP并发困境与FrankenPHP的革新

你是否还在为PHP应用的并发性能问题而困扰？传统PHP-FPM模型在高并发场景下表现不佳，而FrankenPHP的出现为这一困境带来了新的解决方案。本文将深入探讨FrankenPHP中Go与PHP的并发模型，帮助你理解如何利用FrankenPHP提升应用性能。读完本文，你将了解：

Go语言的协程模型如何与PHP结合
FrankenPHP的多线程架构设计
两种并发模型在实际应用中的表现对比
如何配置和优化FrankenPHP的并发性能

FrankenPHP架构概览

FrankenPHP作为现代PHP应用服务器，创新性地将Go语言的并发能力与PHP结合。其核心架构如图所示：

FrankenPHP的主要组件包括：

Go协程调度器：负责高效管理Go协程
PHP线程池：处理PHP脚本执行
请求路由器：分发HTTP请求
自动扩缩容机制：根据负载动态调整资源

Go协程模型：轻量级并发的威力

协程基础

Go语言的协程（Goroutine）是一种轻量级的执行单元，由Go运行时管理。与传统线程相比，协程具有以下优势：

极低的内存占用（初始栈大小仅为2KB）
快速的上下文切换
由Go运行时自动调度

在FrankenPHP中，Go协程负责处理网络I/O、请求分发等任务，充分发挥了其高并发处理能力。

FrankenPHP中的Go协程应用

FrankenPHP的主函数在frankenphp.go中定义，其中ServeHTTP方法处理HTTP请求：

// ServeHTTP executes a PHP script according to the given context.
func ServeHTTP(responseWriter http.ResponseWriter, request *http.Request) error {
    if !isRunning {
        return ErrNotRunning
    }

    fc, ok := fromContext(request.Context())
    if !ok {
        return ErrInvalidRequest
    }

    fc.responseWriter = responseWriter

    if !fc.validate() {
        return nil
    }

    // Detect if a worker is available to handle this request
    if fc.worker != nil {
        fc.worker.handleRequest(fc)
        return nil
    }

    // If no worker was available, send the request to non-worker threads
    handleRequestWithRegularPHPThreads(fc)
    return nil
}

这段代码展示了Go协程如何接收HTTP请求并将其分发给适当的PHP工作线程处理。

PHP多线程模型：突破传统限制

ZTS支持

传统PHP不支持多线程，但FrankenPHP通过Zend线程安全（ZTS）模式突破了这一限制。在frankenphp.go中，我们可以看到对ZTS的检测和处理：

func Config() PHPConfig {
    cConfig := C.frankenphp_get_config()

    return PHPConfig{
        Version:                Version(),
        ZTS:                    bool(cConfig.zts),
        ZendSignals:            bool(cConfig.zend_signals),
        ZendMaxExecutionTimers: bool(cConfig.zend_max_execution_timers),
    }
}

如果未启用ZTS，FrankenPHP会发出警告并限制为单线程模式：

if config.ZTS {
    if !config.ZendMaxExecutionTimers && runtime.GOOS == "linux" {
        logger.Warn(`Zend Max Execution Timers are not enabled, timeouts (e.g. "max_execution_time") are disabled, recompile PHP with the "--enable-zend-max-execution-timers" configuration option to fix this issue`)
    }
} else {
    totalThreadCount = 1
    logger.Warn(`ZTS is not enabled, only 1 thread will be available, recompile PHP using the "--enable-zts" configuration option or performance will be degraded`)
}

PHP线程管理

FrankenPHP的PHP线程管理在phpthread.go中实现。phpThread结构体表示一个PHP线程：

type phpThread struct {
    runtime.Pinner
    threadIndex  int
    requestChan  chan *frankenPHPContext
    drainChan    chan struct{}
    handlerMu    sync.Mutex
    handler      threadHandler
    state        *threadState
    sandboxedEnv map[string]*C.zend_string
}

每个PHP线程都有自己的状态管理和请求通道，确保线程安全的同时最大化并发性能。

自动扩缩容：智能资源管理

FrankenPHP的自动扩缩容机制是其高性能的关键特性之一。这一机制在scaling.go中实现，根据系统负载动态调整线程数量。

扩容策略

当系统检测到请求延迟超过阈值时，会自动增加线程数量：

// scaleRegularThread adds a regular PHP thread automatically
func scaleRegularThread() {
    scalingMu.Lock()
    defer scalingMu.Unlock()

    if !mainThread.state.is(stateReady) {
        return
    }

    // probe CPU usage before scaling
    if !cpu.ProbeCPUs(cpuProbeTime, maxCpuUsageForScaling, mainThread.done) {
        return
    }

    thread, err := addRegularThread()
    if err != nil {
        logger.LogAttrs(context.Background(), slog.LevelWarn, "could not increase max_threads, consider raising this limit", slog.Any("error", err))
        return
    }

    autoScaledThreads = append(autoScaledThreads, thread)

    logger.LogAttrs(context.Background(), slog.LevelInfo, "upscaling regular thread", slog.Int("thread", thread.threadIndex), slog.Int("num_threads", len(autoScaledThreads)))
}

缩容策略

系统会定期检查并关闭闲置线程，以节省资源：

// deactivateThreads checks all threads and removes those that have been inactive for too long
func deactivateThreads() {
    stoppedThreadCount := 0
    scalingMu.Lock()
    defer scalingMu.Unlock()
    for i := len(autoScaledThreads) - 1; i >= 0; i-- {
        thread := autoScaledThreads[i]

        // the thread might have been stopped otherwise, remove it
        if thread.state.is(stateReserved) {
            autoScaledThreads = append(autoScaledThreads[:i], autoScaledThreads[i+1:]...)
            continue
        }

        waitTime := thread.state.waitTime()
        if stoppedThreadCount > maxTerminationCount || waitTime == 0 {
            continue
        }

        // convert threads to inactive if they have been idle for too long
        if thread.state.is(stateReady) && waitTime > maxThreadIdleTime.Milliseconds() {
            convertToInactiveThread(thread)
            stoppedThreadCount++
            autoScaledThreads = append(autoScaledThreads[:i], autoScaledThreads[i+1:]...)
            logger.LogAttrs(context.Background(), slog.LevelInfo, "downscaling thread", slog.Int("thread", thread.threadIndex), slog.Int64("wait_time", waitTime), slog.Int("num_threads", len(autoScaledThreads)))

            continue
        }
    }
}

并发模型对比：Go协程 vs PHP多线程

性能对比

特性	Go协程	PHP多线程
内存占用	低（KB级）	高（MB级）
切换开销	极低	中高
并发数	极高（百万级）	低（千级）
适用场景	I/O密集型	CPU密集型
调度方式	Go运行时	操作系统

实际应用场景

在FrankenPHP中，两种并发模型各司其职：

Go协程：处理网络请求、文件I/O、数据库查询等I/O密集型任务
PHP多线程：执行PHP脚本、处理业务逻辑等CPU密集型任务

这种分工充分发挥了两种模型的优势，实现了整体性能的最优化。

配置与优化

线程池配置

FrankenPHP的线程池大小可以通过配置文件调整。默认情况下，系统会根据CPU核心数自动设置：

func calculateMaxThreads(opt *opt) (int, int, int, error) {
    maxProcs := runtime.GOMAXPROCS(0) * 2

    var numWorkers int
    for i, w := range opt.workers {
        if w.num <= 0 {
            // https://github.com/php/frankenphp/issues/126
            opt.workers[i].num = maxProcs
        }
        metrics.TotalWorkers(w.name, w.num)

        numWorkers += opt.workers[i].num
    }

    // ... 省略部分代码 ...
}

最佳实践

启用ZTS支持以获得最佳多线程性能
根据应用特性调整线程池大小
监控系统负载，优化自动扩缩容参数
将I/O密集型任务交给Go协程处理
避免在PHP中执行长时间运行的操作

结论与展望

FrankenPHP创新性地结合了Go的协程模型和PHP的多线程能力，为PHP应用带来了前所未有的并发性能。通过智能的资源管理和自动扩缩容机制，FrankenPHP能够轻松应对高并发场景。

未来，随着PHP对异步编程支持的增强和Go语言性能的持续优化，FrankenPHP有望成为PHP应用部署的首选方案。

扩展阅读

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