通過 Swoole\Table 實現 Swoole 多程式資料共享

八重櫻發表於2020-04-24

第三方儲存媒介

前面我們介紹了基於 Swoole 的 Process 及 Process\Pool 模組在 PHP 中實現多程式管理，但是多程式模式下程式間是相互隔離的，無法共享資料和變數，即便是通過 global 定義的全域性或超全域性變數，也只是在所屬程式中有效，如果要在 Swoole 實現的多程式間共享資料，需要藉助第三方儲存媒介實現：

  • 資料庫：MySQL、MongoDB
  • 快取：Redis、Memcached
  • 磁碟檔案

但是這也會引入新的問題，多程式同時操作一條記錄或一個檔案存在併發訪問問題，以資料庫操作為例，兩個程式可能會同時讀取一條資料，或者一個程式對某條記錄進行更新處理時，另一個程式也來讀取這條記錄並進行操作，會導致最終結果資料與預期不一致的情況，這個時候，我們就需要引入鎖的概念，當一個程式（比如程式A）對某個記錄進行寫操作時，對該記錄加鎖，這樣其它程式就無法操作該條記錄， 直到程式 A 事務提交再釋放這個鎖，讓其他程式可以進行操作。

記憶體共享

PHP 相關擴充套件

對於單機操作來說，除了這些第三方儲存媒介之外，還可以通過共享記憶體的方式實現程式間資料讀寫操作，有多個 PHP 擴充套件可以支援共享記憶體資料操作：

  • Semaphore 擴充套件：可通過該擴充套件包提供的 shm_get_var 和 shm_put_var 函式實現記憶體共享資料的讀寫操作；
  • Shmop 擴充套件：可通過該擴充套件包提供的 shmop_read 和 shmop_write 函式實現記憶體共享資料的讀寫操作；
  • APCu（APC User Cache）擴充套件：可通過該擴充套件包提供的 apc_fetch 和 apc_store 實現記憶體共享資料的讀寫操作。

Swoole Table

但是上述擴充套件要麼不支援鎖，要麼高併發時效能比較差，所以 Swoole 自己實現了一個共享記憶體讀寫工具 —— Swoole\Table，該工具是一個基於共享記憶體和鎖實現的高效能併發資料結構，可用於解決多程式/多執行緒資料共享和同步加鎖問題：

  • 效能強悍，單執行緒每秒可讀寫200萬次；
  • 應用程式碼無需加鎖，內建行鎖自旋鎖，所有操作均是多執行緒/多程式安全，使用者層完全不需要考慮資料同步問題；
  • 支援多程式，可用於多程式之間共享資料；
  • 使用行鎖，而不是全域性鎖，僅當 2 個程式在同一 CPU 時間，併發讀取同一條資料才會進行發生搶鎖。

Swoole\Table 支援以 Key-Value 方式讀寫，使用起來非常簡單：

<?php

// 初始化一個容量為 1024 的 Swoole Table
$table = new \Swoole\Table(1024);
// 在 Table 中新增 id 列
$table->column('id', \Swoole\Table::TYPE_INT);
// 在 Table 中新增 name 列，長度為 50
$table->column('name', \Swoole\Table::TYPE_STRING, 10);
// 在 Table 中新澤 score 列
$table->column('score', \Swoole\Table::TYPE_FLOAT);
// 建立這個 Swoole Table
$table->create();


// 設定 Key-Value 值
$table->set('student-1', ['id' => 1, 'name' => '學小君', 'score' => 80]);
$table->set('student-2', ['id' => 2, 'name' => '學院君', 'score' => 90]);

// 如果指定 Key 值存在則列印對應 Value 值
if ($table->exist('student-1')) {
    echo "Student-" . $table->get('student-1', 'id') . ':' . $table->get('student-1', 'name').":".
        $table->get('student-1', 'score') . "\n";
}

// 自增操作
$table->incr('student-2', 'score', 5);
// 自減操作
$table->decr('student-2', 'score', 5);

// 表中總記錄數
$count = $table->count();

// 刪除指定表記錄
$table->del('student-1');

　　

此外 Swoole\Table 類還實現了迭代器介面，支援通過 foreach 進行遍歷。

在 Laravel 中使用 Swoole\Table

如果要在 Laravel 中整合 Swoole 使用 Swoole\Table，以 LaravelS 擴充套件包為例，首先要在配置檔案 config/laravels.php 中定義 swoole_tables 配置項：

'swoole_tables'            => [
    'ws' => [ // 表名，會加上 Table 字尾，比如這裡是 wsTable
        'size'   => 102400, //  表容量
        'column' => [ // 表欄位，欄位名為 value
            ['name' => 'value', 'type' => \Swoole\Table::TYPE_INT, 'size' => 8],
        ],
    ],
    ... // 還可以定義其它表
],

　　

然後我們可以在程式碼中通過swoole例項上的wsTable屬性訪問 SwooleTable：

class WebSocketService implements WebSocketHandlerInterface
{
    ...

    // 連線建立時觸發
    public function onOpen(Server $server, Request $request)
    {
        // 在觸發 WebSocket 連線建立事件之前，Laravel 應用初始化的生命週期已經結束，你可以在這裡獲取 Laravel 請求和會話資料
        // 呼叫 push 方法向客戶端推送資料，fd 是客戶端連線標識欄位
        Log::info('WebSocket 連線建立:' . $request->fd);
        app('swoole')->wsTable->set('fd:' . $request->fd, ['value' => $request->fd]);
        $server->push($request->fd, 'Welcome to WebSocket Server built on LaravelS');
    }

    // 收到訊息時觸發
    public function onMessage(Server $server, Frame $frame)
    {
        foreach (app('swoole')->wsTable as $key => $row) {
            if (strpos($key, 'fd:') === 0 && $server->exist($row['value'])) {
                Log::info('Receive message from client: ' . $row['value']);
                // 呼叫 push 方法向客戶端推送資料
                $server->push($frame->fd, 'This is a message sent from WebSocket Server at ' . date('Y-m-d H:i:s'));
            }
        }
    }
    
    ...

}

　　

然後我們參考在 Laravel 中整合 Swoole 實現 WebSocket 伺服器這篇教程從客戶端向 WebSocket 伺服器發起請求，即可在最新日誌檔案中看到相應的日誌資訊：

[2020-04-24 19:39:03] local.INFO: WebSocket 連線建立:1  
[2020-04-24 19:39:07] local.INFO: Receive message from client: 1

　　



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