各位观众老爷们，今天咱们来聊聊PHP里那些“不安分”的小家伙——进程！别害怕，不是要你真的去学操作系统原理，而是用 pcntl 扩展，让你的 PHP 代码也能玩转多进程、进程间通信，甚至还能优雅地处理信号。准备好了吗？咱们开始！
一、PHP 的“人格分裂”：多进程编程
PHP 默认是单线程执行的，就像一个勤勤恳恳的工蜂，一次只能处理一个任务。但如果你的任务非常耗时，比如要处理大量的图片、视频，或者要调用外部服务，单线程就显得力不从心了。这时候，就需要让 PHP 来一次“人格分裂”，变成多个进程，每个进程负责处理一部分任务，从而提高整体的效率。
pcntl 扩展就是 PHP 提供的“分裂工具”。它允许你创建、控制和管理进程。
1. 创建子进程：pcntl_fork()
pcntl_fork() 函数是创建子进程的核心。它会复制当前进程的所有内容（代码、数据、文件描述符等等），然后产生一个完全相同的子进程。
<?php
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1) {
die('啊哦，fork失败了！');
} else if ($pid) {
// 父进程
echo "我是父进程，我的PID是：". getmypid() . ", 子进程的PID是：". $pid . "n";
} else {
// 子进程
echo "我是子进程，我的PID是：". getmypid() . ", 我爹的PID是：". getmypid() . "n";
exit(0); // 子进程执行完毕，一定要退出
}
?>这段代码简单地创建了一个子进程。注意，pcntl_fork() 会返回不同的值：
-1: 表示 fork 失败了，可能是系统资源不足。0: 表示当前进程是子进程。> 0: 表示当前进程是父进程，返回值是子进程的 PID (进程ID)。
重要提示： 子进程创建后，会从 pcntl_fork() 的下一行代码开始执行。所以，你需要使用 if...else 结构来区分父进程和子进程，并让它们执行不同的任务。子进程执行完自己的任务后，一定要调用 exit() 函数退出，否则可能会出现意想不到的问题。
2. 等待子进程：pcntl_wait() 和 pcntl_waitpid()
父进程创建了子进程后，通常需要等待子进程执行完毕。pcntl_wait() 和 pcntl_waitpid() 函数就是用来做这件事的。
pcntl_wait(&$status): 等待任意一个子进程结束。$status参数用来接收子进程的退出状态。pcntl_waitpid($pid, &$status, $options): 等待指定 PID 的子进程结束。$pid参数指定要等待的子进程的 PID。$options参数可以控制等待的行为，例如是否阻塞等待。
<?php
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1) {
die('啊哦，fork失败了！');
} else if ($pid) {
// 父进程
echo "我是父进程，我的PID是：". getmypid() . ", 子进程的PID是：". $pid . "n";
pcntl_waitpid($pid, $status); // 等待指定的子进程
echo "子进程 ". $pid . " 已经结束，退出状态是：". $status . "n";
} else {
// 子进程
echo "我是子进程，我的PID是：". getmypid() . ", 我爹的PID是：". getmypid() . "n";
sleep(2); // 模拟耗时操作
exit(0); // 子进程执行完毕，一定要退出
}
?>3. 执行外部程序：pcntl_exec()
除了执行 PHP 代码，子进程还可以执行外部程序。pcntl_exec() 函数就是用来做这件事的。
<?php
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1) {
die('啊哦，fork失败了！');
} else if ($pid) {
// 父进程
echo "我是父进程，我的PID是：". getmypid() . ", 子进程的PID是：". $pid . "n";
pcntl_waitpid($pid, $status);
echo "子进程 ". $pid . " 已经结束，退出状态是：". $status . "n";
} else {
// 子进程
pcntl_exec('/usr/bin/ls', ['-l']); // 执行 ls -l 命令
exit(0); // 理论上这里不会执行，因为exec已经替换了当前进程
}
?>pcntl_exec() 函数的第一个参数是要执行的程序路径，第二个参数是传递给程序的参数数组。需要注意的是，pcntl_exec() 函数会替换当前进程，所以执行完 pcntl_exec() 后，子进程的代码就不会再执行了。
二、兄弟齐心，其利断金：进程间通信 (IPC)
多进程之间需要交换数据、共享资源，这就是进程间通信 (IPC)。 pcntl 扩展并没有提供非常完善的 IPC 机制，但我们可以借助一些其他的方法来实现。
1. 管道 (Pipes)：proc_open()
管道是一种简单的 IPC 方式，它允许进程之间单向地传递数据。 proc_open() 函数可以创建管道，并启动一个新的进程。
<?php
$descriptorspec = array(
0 => array("pipe", "r"), // 标准输入，子进程从这里读取
1 => array("pipe", "w"), // 标准输出，子进程向这里写入
2 => array("pipe", "w") // 标准错误输出，子进程向这里写入
);
$process = proc_open('wc -w', $descriptorspec, $pipes);
if (is_resource($process)) {
// 向子进程的标准输入写入数据
fwrite($pipes[0], "Hello World!n");
fclose($pipes[0]);
// 从子进程的标准输出读取数据
$output = stream_get_contents($pipes[1]);
fclose($pipes[1]);
// 从子进程的标准错误输出读取数据
$error = stream_get_contents($pipes[2]);
fclose($pipes[2]);
// 关闭进程
$return_value = proc_close($process);
echo "Word count: " . trim($output) . "n";
echo "Error: " . $error . "n";
echo "Return value: " . $return_value . "n";
}
?>这段代码使用 proc_open() 函数启动了 wc -w 命令，并将标准输入、标准输出和标准错误输出都连接到管道。父进程可以通过管道向子进程发送数据，并从子进程接收数据。
2. 共享内存 (Shared Memory)：shmop 扩展
共享内存是一种更高级的 IPC 方式，它允许进程之间直接访问同一块内存区域。PHP 提供了 shmop 扩展来支持共享内存。
注意： shmop 扩展默认没有启用，需要在 php.ini 中启用。
<?php
// 创建共享内存段
$shm_key = ftok(__FILE__, 't'); // 生成一个唯一的键
$shm_id = shmop_open($shm_key, "c", 0644, 1024); // 创建一个 1024 字节的共享内存段
if (!$shm_id) {
die("无法创建共享内存段n");
}
// 父进程
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1) {
die('啊哦，fork失败了！');
} else if ($pid) {
// 父进程
echo "我是父进程，我的PID是：". getmypid() . "n";
shmop_write($shm_id, "Hello from parent!", 0); // 向共享内存写入数据
pcntl_waitpid($pid, $status);
echo "子进程已经结束n";
// 读取共享内存中的数据
$data = shmop_read($shm_id, 0, 1024);
echo "父进程读取到共享内存中的数据：". $data . "n";
shmop_close($shm_id); // 关闭共享内存段
shmop_delete($shm_id); // 删除共享内存段
} else {
// 子进程
echo "我是子进程，我的PID是：". getmypid() . "n";
sleep(1); // 等待父进程写入数据
// 读取共享内存中的数据
$data = shmop_read($shm_id, 0, 1024);
echo "子进程读取到共享内存中的数据：". $data . "n";
shmop_write($shm_id, "Hello from child!", 0); // 向共享内存写入数据
shmop_close($shm_id); // 关闭共享内存段
exit(0);
}
?>这段代码创建了一个共享内存段，父进程和子进程都可以访问这块内存。父进程向共享内存写入数据，子进程可以读取到这些数据，反之亦然。
3. 消息队列 (Message Queues)：msg_queue 扩展
消息队列是一种异步的 IPC 方式，它允许进程之间通过发送和接收消息来交换数据。PHP 提供了 msg_queue 扩展来支持消息队列。
注意： msg_queue 扩展默认没有启用，需要在 php.ini 中启用。
<?php
// 创建消息队列
$queue_key = ftok(__FILE__, 'm'); // 生成一个唯一的键
$queue_id = msg_get_queue($queue_key, 0666 | MSG_IPC_CREAT);
if (!$queue_id) {
die("无法创建消息队列n");
}
// 父进程
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1) {
die('啊哦，fork失败了！');
} else if ($pid) {
// 父进程
echo "我是父进程，我的PID是：". getmypid() . "n";
$message = ["type" => 1, "text" => "Hello from parent!"];
msg_send($queue_id, 1, $message); // 向消息队列发送消息
pcntl_waitpid($pid, $status);
echo "子进程已经结束n";
} else {
// 子进程
echo "我是子进程，我的PID是：". getmypid() . "n";
msg_receive($queue_id, 1, $message_type, 1024, $message); // 从消息队列接收消息
echo "子进程接收到消息：". $message["text"] . "n";
exit(0);
}
?>这段代码创建了一个消息队列，父进程向消息队列发送一条消息，子进程可以从消息队列接收到这条消息。
4. Socket 通信
Socket 是一种通用的网络通信方式，也可以用于进程间通信。你可以使用 socket 扩展创建 Unix Domain Socket，实现本地进程间的通信。 因为比较复杂，这里只给出概念，不提供示例代码。
IPC 方式选择建议：
| IPC 方式 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 管道 | 简单易用 | 单向通信，效率较低 | 简单的进程间数据传递 |
| 共享内存 | 效率高，速度快 | 需要考虑同步问题，容易出错 | 大量数据共享，对性能要求高的场景 |
| 消息队列 | 异步通信，可靠性高 | 效率相对较低，需要序列化和反序列化数据 | 异步任务处理，进程间解耦 |
| Socket通信 | 通用性强，可以跨机器通信 | 复杂度高，需要编写较多的代码 | 需要跨机器通信，或者需要更灵活的通信方式 |
三、优雅地谢幕：信号处理
在多进程编程中，信号是一种重要的进程间通信方式。它可以用来通知进程发生了某个事件，例如收到一个请求、发生了错误等等。
pcntl 扩展提供了信号处理的功能。
1. 注册信号处理函数：pcntl_signal()
pcntl_signal() 函数用来注册信号处理函数。当进程收到指定的信号时，系统会自动调用该函数。
<?php
// 信号处理函数
function signal_handler($signal) {
switch($signal) {
case SIGTERM:
echo "收到 SIGTERM 信号，准备退出...n";
exit(0);
break;
case SIGUSR1:
echo "收到 SIGUSR1 信号，执行自定义操作...n";
// 执行一些自定义操作
break;
default:
echo "收到未知信号：". $signal . "n";
}
}
// 注册信号处理函数
pcntl_signal(SIGTERM, "signal_handler");
pcntl_signal(SIGUSR1, "signal_handler");
// 主循环
while (true) {
echo "程序正在运行...n";
sleep(1);
pcntl_signal_dispatch(); // 处理未决信号
}
?>这段代码注册了 SIGTERM 和 SIGUSR1 信号的处理函数。当进程收到 SIGTERM 信号时，会执行退出操作。当进程收到 SIGUSR1 信号时，会执行一些自定义操作。
重要提示： 在 PHP 中，信号处理函数必须是全局函数，不能是类的成员函数。另外，为了确保信号处理函数能够被及时调用，需要在主循环中调用 pcntl_signal_dispatch() 函数，它会处理所有未决的信号。
2. 发送信号：posix_kill()
posix_kill() 函数用来向指定的进程发送信号。
<?php
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1) {
die('啊哦，fork失败了！');
} else if ($pid) {
// 父进程
echo "我是父进程，我的PID是：". getmypid() . ", 子进程的PID是：". $pid . "n";
sleep(2); // 等待子进程启动
posix_kill($pid, SIGUSR1); // 向子进程发送 SIGUSR1 信号
pcntl_waitpid($pid, $status);
echo "子进程已经结束n";
} else {
// 子进程
echo "我是子进程，我的PID是：". getmypid() . "n";
pcntl_signal(SIGUSR1, function($signal) {
echo "子进程收到 SIGUSR1 信号n";
});
while (true) {
pcntl_signal_dispatch();
sleep(1);
}
exit(0);
}
?>这段代码中，父进程向子进程发送 SIGUSR1 信号，子进程收到信号后会执行相应的处理函数。
常用的信号：
| 信号名称 | 含义 |
|---|---|
| SIGTERM | 终止信号 (通常由 kill 命令发送) |
| SIGKILL | 强制终止信号 (无法被捕获) |
| SIGINT | 中断信号 (通常由 Ctrl+C 发送) |
| SIGUSR1 | 用户自定义信号 1 |
| SIGUSR2 | 用户自定义信号 2 |
| SIGHUP | 挂起信号 (通常由终端断开连接发送) |
| SIGCHLD | 子进程状态改变信号 (子进程结束、停止或继续) |
四、多进程编程的注意事项
- 资源竞争： 多个进程同时访问共享资源时，可能会发生资源竞争。需要使用锁机制 (例如
flock()函数) 来保护共享资源。 - 僵尸进程： 子进程结束后，如果没有被父进程回收，就会变成僵尸进程，占用系统资源。父进程必须调用
pcntl_wait()或pcntl_waitpid()函数来回收子进程。 - 信号处理： 信号处理函数必须是全局函数，并且需要在主循环中调用
pcntl_signal_dispatch()函数。 - 错误处理： 多进程编程更容易出错，需要仔细考虑各种错误情况，并做好错误处理。
- 调试： 多进程程序的调试比较困难，可以使用
var_dump()、error_log()等函数来输出调试信息。 - 进程数量： 不要创建过多的进程，否则会占用大量的系统资源，反而降低效率。
五、总结
pcntl 扩展为 PHP 带来了强大的多进程编程能力。通过 pcntl_fork()、pcntl_wait()、pcntl_exec() 等函数，你可以创建、控制和管理进程。通过管道、共享内存、消息队列等方式，你可以实现进程间通信。通过信号处理，你可以优雅地处理各种事件。
当然，多进程编程也需要注意一些问题，例如资源竞争、僵尸进程、信号处理等等。只有掌握了这些知识，才能编写出高效、稳定、可靠的多进程 PHP 程序。
好了，今天的讲座就到这里。希望大家能够掌握 pcntl 扩展的使用方法，让你的 PHP 代码也能玩转多进程。下次再见！