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2019
12-19

对swoole的架构分析

结构图如下:



swoole主要由Master进程(主进程)和Manager进程配合使用完成其功能。

Master进程

是一个多线程的程序。其中有一组很重要的线程,称之为Reactor线程。它就是真正处理TCP连接,收发数据的线程。

Manager进程

管理worker/task进程。worker/task进程都是由Manager进程Fork并管理的。

Reactor线程

主线程(Master进程)在Accept新的连接后,会将这个连接分配给一个固定的Reactor线程,并由这个线程负责监听此socket。在socket可读时读取数据,并进行协议解析,将请求投递到Worker进程。

负责维护客户端TCP连接、处理网络IO、处理协议、收发数据

完全是异步非阻塞的模式

全部为C代码,除Start/Shudown事件回调外,不执行任何PHP代码

TCP客户端发来的数据缓冲、拼接、拆分成完整的一个请求数据包Reactor以多线程的方式运行

Work进程

类似与php-fpm进程。

接受由Reactor线程投递的请求数据包,并执行PHP回调函数处理数据

生成响应数据并发给Reactor线程,由Reactor线程发送给TCP客户端

可以是异步模式,也可以是同步模式

Worker以多进程的方式运行

TaskWorker进程

异步处理其他任务的进程,使用方方式类似与Gearman。

接受由Worker进程通过swoole_server->task/taskwait方法投递的任务

处理任务,并将结果数据返回(swoole_server->finish)给Worker进程

TaskWorker以多进程的方式运行

关系

可以理解为Reactor就是nginxWorker就是php-fpmReactor线程异步并行地处理网络请求,然后再转发给Worker进程中去处理(在回调函数中处理)。ReactorWorker间通过UnixSocket进行通信。

事件处理流程

了解swoole事件处理流程,先了解两种网络事件处理模式。

Reactor模式

它要求主线程(I/O处理单元)只负责监听文件描述符上是否有事件发生,有的话就立即将该事件通知工作线程/进程(逻辑单元)。除此之外,主线程不做任何其他工作。读写数据,接受新的连接,以及处理客户请求均在工作线程中完成。

Proactor模式

两种实现

使用I/O异步模型实现Proactor模式。原理:将所有I/O操作都交给主线程,主线程配合和内核来处理,业务逻辑操作就交给逻辑单元。例如使用aio_read来实现。

工作流程:

主线程调用aio_read函数向内核注册socket上的读完成事件。

主线程继续处理其他I/O事件。

当socket上的数据被读入用户缓冲区后,内核向应用程序(逻辑单元)发送一个信号,通知应用程序数据可用。

应用程序读取数据(客户端的请求),处理完后,调用aio_write函数向内核注册socket上的写事件。

主线程继续处理其他逻辑。

当用户缓冲区的数据写入socket后,内核向应用程序发送一个信号,通知应用程序数据发送完毕。

应用程序预先定义好的信号处理函数来处理善后处理,比如关闭socket.

使用I/O同步模型实现Proactor模式。原理:主线程执行I/O事件数据的读写操作,业务逻辑操作就交给逻辑单元。例如使用epoll来实现。

工作流程:

主线程往epoll内核事件表中注册socket上的读就绪事件。

主线程调用epoll_wait等待socket上有数据可读。

epoll_wait有返回后,主线程从socket上读取数据,然后将读取到的数据封装成一个请求对象(客户端的请求),并插入请求队列。

于是队列的消费者线程处理请求对象,然后在epoll内核事件表中注册socket上的写就绪事件。

主线程调用epoll_wait等待socket可写。

当socket可写时,epoll_wait通知主线程。主线程往socket写入请求结果。

swoole事件架构图

从图可以看出,如果我们把Reactor线程和Work进程组合起来,看成工作线程的话,swoole使用的是reactor事件处理模式。

一个请求经历的步骤如下:

1. 服务器主线程等待客户端连接。

2. Reactor线程处理接连socket,读取socket上的请求数据(Receive),将请求封装好后投递给work进程。

3. Work进程就是逻辑单元,处理业务数据。

4. Work进程结果返回给Reactor线程。

5. Reactor线程将结果写回socket(Send)。

每个模块的工作请回顾上面的结构介绍。

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