問題

可能是由于經(jīng)驗太少，工作中經(jīng)常會遇到問題，探究和解決問題的過程總想記錄一下，所以我寫博客經(jīng)常是問題驅(qū)動，首先介紹一下今天要解決的問題：

服務(wù)耦合

我們在開發(fā)過程中可能會遇到這樣的情況：

進(jìn)程依賴于某服務(wù)，所以把服務(wù)耦合在進(jìn)程代碼中；

服務(wù)初始化耗時長，拖慢了進(jìn)程啟動時間；

服務(wù)運行要占用大量內(nèi)存，多進(jìn)程時內(nèi)存損耗嚴(yán)重。

如我上篇文章 小時到分鐘 - 一步步優(yōu)化巨量關(guān)鍵詞的匹配 中介紹的文本匹配服務(wù)，它是消息處理流程中的一環(huán)，被多個消息處理進(jìn)程依賴，每次初始化進(jìn)程要 6秒 左右時間構(gòu)造 Trie 樹，而且服務(wù)讀取關(guān)鍵詞大文件、使用樹組構(gòu)造 Trie 樹，會占用大量(目前設(shè)置為 256M )內(nèi)存。

我已經(jīng)把進(jìn)程寫成了守護(hù)進(jìn)程的形式，讓它們長時間執(zhí)行，雖然不用更多地考慮初始化時間了，但占用內(nèi)存量巨大的問題沒有辦法。如果關(guān)鍵詞量再大一些，一臺機器上面跑十來個消息處理進(jìn)程后就干不了其他了。

而且，如果有需求讓我把文本匹配服務(wù)封裝為接口給外部調(diào)用呢？我們知道，web 服務(wù)時，每一個請求處理進(jìn)程的生存周期是從受理請求到響應(yīng)結(jié)束，如果每次請求都用大量內(nèi)存和時間來初始化服務(wù)，那接口響應(yīng)時間和服務(wù)器壓力可想而知。

服務(wù)抽取

這樣，服務(wù)形式必須要改變，我們希望這個文本匹配這個服務(wù)能做到：

隨調(diào)隨走，不依賴，不再與“消息處理服務(wù)”耦合在一起；

一次初始化，進(jìn)程運行期間持續(xù)提供服務(wù)；

同步響應(yīng)，高效而準(zhǔn)確，最好能不用各種鎖來保持資源占有；

解決辦法也很簡單，就是把這個文本匹配的服務(wù)抽取出來，單獨作為一個守護(hù)進(jìn)程來運行，像一個特殊的服務(wù)器，多個“消息處理服務(wù)”在有需要時能調(diào)用此服務(wù)進(jìn)程。

現(xiàn)在，我們需要考慮文本匹配服務(wù)進(jìn)程如何與外界通信，接受匹配請求，響應(yīng)匹配結(jié)果。繞來繞去，問題還是回到了 進(jìn)程間通信。

Unix Domain Sockets

進(jìn)程間通信

進(jìn)程間通信(IPC，Inter-Process

Communication)，指至少兩個進(jìn)程或線程間傳送數(shù)據(jù)或信號的一些技術(shù)或方法。進(jìn)程是計算機系統(tǒng)分配資源的最小單位(嚴(yán)格說來是線程)。每個進(jìn)程都有自己的一部分獨立的系統(tǒng)資源，彼此是隔離的。為了能使不同的進(jìn)程互相訪問資源并進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，才有了進(jìn)程間通信。

進(jìn)程間通信的方式有很多，網(wǎng)上對此介紹的也很多，下面根據(jù)文章的需求來分析一下這些方式：

管道：管道是Unix最初的IPC形式，但它只能用于具有共同祖先進(jìn)程的各個進(jìn)程，無法用于在沒有親緣關(guān)系的進(jìn)程。如果使用它，需要在“消息處理服務(wù)”中啟動“文本匹配服務(wù)”，跟原來差別不大。

命名管道：也被稱為有名管道，它在Unix稱為FIFO，它通過一個文件來進(jìn)行進(jìn)程間數(shù)據(jù)交互，但服務(wù)于多個進(jìn)程時，需要添加鎖來保證原子性，從而避免寫入和讀取不對應(yīng)。

信號和信號量：用于進(jìn)程/線程事件級的通信，但它們能交流的信息太少

消息隊列和共享內(nèi)存：都是通過一個公共內(nèi)存介質(zhì)來進(jìn)行通信，我之前也寫過一篇關(guān)于PHP進(jìn)程間使用消息隊列和共享內(nèi)存通信的

文章： 從并發(fā)處理談PHP進(jìn)程間通信(二)System V IPC，但它們在通信上都是異步的，處理多個進(jìn)程時無法分辨請求和對應(yīng)的響應(yīng)信息。

socket：通過Unix封裝好的網(wǎng)絡(luò)API來進(jìn)行通信，像數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器都是通過這種方式實現(xiàn)，它們也能提供本地服務(wù)。不過網(wǎng)絡(luò)

socket固然能使用，但是要面臨著數(shù)據(jù)包裝和網(wǎng)絡(luò)調(diào)用開銷，也不是完美的選擇。

簡單介紹

當(dāng)然還是有完美的方式的，這就是今天的主角 - Unix Domain Sockets ，它可以理解為一種特殊的 Socket，但它不需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，不需要打包拆包、計算校驗和、維護(hù)序號和應(yīng)答等，只是將應(yīng)用層數(shù)據(jù)從一個進(jìn)程拷貝到另一個進(jìn)程，所以在系統(tǒng)內(nèi)通信效率更高。而且免去了網(wǎng)絡(luò)問題，它也更能保證消息的完整性，既不會丟失也不會順序錯亂。

作為特殊的 Socket，它的創(chuàng)建、調(diào)用方式和網(wǎng)絡(luò) Socket 一樣，一次完整的交互，服務(wù)端都要經(jīng)過create、bind、listen、accept、read、write，客戶端要通過create、connect、write、read。與普通 Socket 不同的是它綁定一個系統(tǒng)內(nèi)的文件，而不是 IP 和端口。

創(chuàng)建代碼這里不再多介紹了，之前的一篇文章 用C寫一個web服務(wù)器(一) 基礎(chǔ)功能 的功能實現(xiàn)小節(jié)里詳細(xì)介紹了 socket 通信的具體步驟，C 系的語言都是相似的，很容易理解。

適用場景

Unix Domain Sockets 真的是進(jìn)程間通信的一個重型武器，用它可以快速實現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)、信息交互，而且不需要鎖等繁雜操作，也不用考慮效率，可謂是簡單高效。

當(dāng)然，“重型武器” 的在各種場景下也有適合不適合。Unix Domain Sockets適用于以下場景：

服務(wù)長時間存在。 Unix Domain Sockets

的服務(wù)端是個服務(wù)器一樣的存在，在守護(hù)進(jìn)程中，它阻塞并等待客戶端連接的特性可以被充分利用。

一服務(wù)器多客戶端。它能通過 Socket 的文件描述符來區(qū)分不同的客戶端，避免資源之間的鎖操作。

同一系統(tǒng)內(nèi)。它只能在同一系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行進(jìn)程數(shù)據(jù)復(fù)制，跨系統(tǒng)請使用傳統(tǒng) Sockets。

代碼實現(xiàn)

接下來要 show code 了，不過學(xué) PHP 的都知道，PHP 不太適合處理 CPU 密集形的任務(wù)，我剛好學(xué)了點 Go，一時手癢，就用 Go 實現(xiàn)了下 Trie 樹，所以才牽扯到 PHP 和 Go 之間的通信，有了今天的文章。當(dāng)然介紹的方法，并不只適合 PHP 與 Go 通信，其他語言也可以，至少 C系語言中是通用的。

完整代碼見 IPC-GitHub-枕邊書，里面還附帶了一份隨手寫的 PHP 版本的 Unix Domain Sockets server 端。

Go 實現(xiàn)的 Trie 樹

Trie樹不再是今天的主題，這里介紹一下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和需要注意的點。

// trie樹結(jié)點定義

type Node struct {

depth int

children map[int32]Node // 用map實現(xiàn)key-value型的 字符-節(jié)點 對應(yīng)

}

需要注意：

使用 slice 的 append() 函數(shù)保存遞增的匹配結(jié)果時，有可能由于 slice 容量不夠而重新分配地址，所以要傳入 slice 的地址來保存遞增后的匹配結(jié)果結(jié)果，result = append(result, word)，最后再將遞增之后的 slice 地址傳回。

由于 Go 中的編碼統(tǒng)一使用的 utf-8，不用像 PHP 一樣判斷字符的邊界，所以在進(jìn)行關(guān)鍵詞拆散和消息拆散時，直接使用 int32() 方法將關(guān)鍵詞和消息都轉(zhuǎn)換為成員為 int32 類型的 slice，匹配過程中就使用 int32 類型的數(shù)字來代表這個中文字符，匹配完成后再使用fmt.Printf("%c", int32)將其轉(zhuǎn)換為中文。

Go Server

Go 中創(chuàng)建一個 socket 并使用的步驟非常簡單，只是 Go 沒有異常，判斷 error 會比較惡心一點，不知道有沒有大神有更好的寫法。下面為了精簡，把 error 全置空了。

// 創(chuàng)建一個Unix domain soceket

socket, _ := net.Listen("unix", "/tmp/keyword_match.sock")

// 關(guān)閉時刪除綁定的文件

defer syscall.Unlink("/tmp/keyword_match.sock")

// 無限循環(huán)監(jiān)聽和受理客戶端請求

for {

client, _ := socket.Accept()

buf := make([]byte, 1024)

data_len, _ := client.Read(buf)

data := buf[0:data_len]

msg := string(data)

matched := trie.Match(tree, msg)

response := []byte("[]") // 給響應(yīng)一個默認(rèn)值

if len(matched) > 0 {

json_str, _ := json.Marshal(matched)

response = []byte(string(json_str))

}

_, _ = client.Write(response)

}

PHP Client

下面是 PHP 實現(xiàn)的客戶端：

$msg = "msg";

// 創(chuàng)建 連接 發(fā)送消息 接收響應(yīng) 關(guān)閉連接

$socket = socket_create(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);

socket_connect($socket, '/tmp/keyword_match.sock');

socket_send($socket, $msg, strlen($msg), 0);

$response = socket_read($socket, 1024);

socket_close($socket);

// 有值則為匹配成功

if (strlen($response) > 3) {

var_dump($response);

}

小結(jié)

效率

這里總結(jié)一下這套設(shè)計的效率表現(xiàn)：

純粹用 Go 進(jìn)行文本關(guān)鍵詞匹配，一千條數(shù)據(jù)運行一秒多，差不多是 PHP 效率的兩倍。不過說好的 8倍效率呢？果然測評都是騙人的。當(dāng)然，也可能是我寫法有問題或者 Trie 樹不在 Go 的發(fā)揮范圍之內(nèi)。然后是 PHP 使用 Unix Domain Socket 調(diào)用 Go 服務(wù)的耗時，可能是進(jìn)程間復(fù)制數(shù)據(jù)耗時或 PHP 拖了后腿，3秒多一點，跟純 PHP 腳本差不多。

雜談

用 PHP 的都知道，PHP 因為解釋型語言的特性和其高度的封裝，導(dǎo)致其雖然在開發(fā)上速度很快，可是執(zhí)行與其他語言相比略差。對此，業(yè)界的 FB 有 HHVM，PHP7 有 opcache 新特性，據(jù)說還要在 PHP8 添加 JIT，用以彌補其先天硬傷。

不過，對于開發(fā)者，特別是跟我一樣對于效率有執(zhí)著追求的人來說，在了解使用 PHP 的新特性之外，自己再掌握一門較高執(zhí)行效率、開發(fā)效率略低的語言，用來寫一些高計算量，邏輯單一的代碼，與 PHP 互補或許會更好一點。

于是，在考慮良久，也見識了各種 Go 的支持者和反對者之間的撕逼后，我覺得還是要相信一下谷歌爸爸，畢竟也沒什么其他我覺得可選的語言了。PS：請不要針對這一段發(fā)表意見，謝謝：)

另外C呢，雖然暫時開發(fā)中用不到，可是畢竟是當(dāng)代N多語言的起源，偶爾寫寫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法什么的以免生銹。而且學(xué)了些C，從 PHP 到 Go，切換起來還略有些得心應(yīng)手的感覺~

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的php调用go服务问题,PHP 调用 Go 服务的正确方式 - Unix Domain Sockets的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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