IO多路复用

文章介绍了如何使用PHP和epoll模式实现一个服务端,通过`stream_socket_server`创建socket并利用`epoll`进行多路复用,实现实时连接管理和消息处理。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

select

poll

epoll

 

 

epoll模式

1、不需要用户空间拷贝到内核空间

2、事件通知的形式

select 多路复用实现服务端

<?php

class Worker
{
    protected $socket;
    protected $socketList;
    public $onConnect;
    public $onMessage;


    public function __construct($address)
    {
        //创建一个socket服务
        $this->socket = stream_socket_server($address);
        $this->socketList[(int)$this->socket] = $this->socket;
    }

    public function runAll()
    {
        while (1) {
            $write = $except = [];
            $read = $this->socketList;
            //反馈状态,是可以读取的客户端,在系统的底层会动态修改(传址)
            stream_select($read, $write, $except, 60);
            //遍历
            foreach ($read as $index => $s) {
                //读取到客户端的socket(描述符),阻塞,等待结果
                //IO阻塞(休眠状态)
                if ($s == $this->socket) {
                    $client = stream_socket_accept($s);
                    //触发连接建立成功
                    if ($this->onConnect) {
                        call_user_func($this->onConnect, $client);
                    }
                    //把客户端放入到监听列表
                    $this->socketList[(int)$client] = $client;
                } else {
                    $msg = fread($s, 65535);
                    if ($msg === '') {
                        if (feof($s) || !is_resource($s)) {
                            fclose($s);
                            return null;
                        }
                    } else {
                        //读取客户端消息
                        if ($this->onMessage) {
                            call_user_func($this->onMessage, $s, 'hello');
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

$worker = new Worker('tcp://0.0.0.0:9800');
$worker->onConnect = function ($conn) {
    echo '新的连接来了', PHP_EOL;
};
$worker->onMessage = function ($conn, $msg) {
    $data = '返回的内容:' . $msg;
    $http_response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";
    $http_response .= "Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n";
    $http_response .= "Connection: keep-alive\r\n";
    $http_response .= "Server: crab-server\r\n";
    $http_response .= "Content-length: " . strlen($data) . "\r\n\r\n";
    $http_response .= $data;
    fwrite($conn, $http_response);
};
$worker->runAll();

 

### IO多路复用的概念 IO多路复用是一种同步I/O模型,允许一个线程同时监控多个文件描述符(如套接字)。这种技术使得程序可以在等待多个输入源中的任何一个变为可用时不会被阻塞。当任意一个文件描述符准备好了读取或写入操作,则会立即通知应用程序去处理相应的工作[^1]。 ### 实现原理 在Linux系统下,可以通过`select`, `poll` 或者更高效的`epoll` 来实现这一功能。这些函数可以让进程一次性监视多个文件描述符,并告知哪些已经准备好进行通信活动。具体来说: - **Select**: 可以监听一定数量的文件描述符集合,在指定时间内检查它们是否有待处理的数据。 - **Poll**: 类似于`select`但是没有最大文件数目的限制,并且性能更好一些因为不需要每次调用都重新构建文件列表。 - **Epoll**: 是一种更为先进的接口,特别适合大量并发连接的情况。它可以注册感兴趣的事件并只报告那些确实发生了变化的对象,从而减少了不必要的上下文切换和资源消耗[^4]。 对于每一个可能发生变化的状态——比如可读、可写或是异常情况发生——都可以设置回调函数以便及时响应。这种方式不仅提高了效率而且简化了编程逻辑。 ### 应用场景 在网络服务端开发领域广泛应用着IO多路复用的技术,尤其是在高负载情况下需要保持大量的活跃TCP连接时表现尤为突出。例如Web服务器(Nginx), 缓存数据库(Redis) 都采用了类似的架构来优化其性能[^5]。 #### Nginx 和 Redis 的例子 这两个软件均采用Reactor模式下的IO多路复用来支持大规模并发请求: - 对于Nginx而言, 主要负责接收新到来的HTTP请求(`accept`)而具体的业务逻辑则由工作进程中完成. - 而像Redis这样的键值存储系统则是完全依赖单个工作循环就能高效地应对成千上万的同时在线客户端. ```python import select import socket server_socket = socket.socket() server_socket.bind(('localhost', 8080)) server_socket.listen(5) inputs = [server_socket] while True: readable, writable, exceptional = select.select(inputs,[],[]) for s in readable: if s is server_socket: client_socket, addr = s.accept() inputs.append(client_socket) else: data = s.recv(1024) if not data: inputs.remove(s) s.close() else: print(f"Received {data.decode()}") ```
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