Mengendalikan Concurrency dan Paralelisme dalam Aplikasi PHP

Konkurensi dan selari sering digunakan secara bergantian, tetapi ia mempunyai maksud yang berbeza, terutamanya dalam konteks prestasi aplikasi. Dalam aplikasi PHP, mengurus konsep ini boleh menjadi mencabar kerana model pelaksanaan segerak PHP. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa teknik dan alatan yang boleh digunakan untuk mengendalikan konkurensi dan selari dengan berkesan, bergantung pada keperluan aplikasi.

1. Concurrency vs Parallelism

• Concurrency merujuk kepada keupayaan aplikasi untuk mengendalikan berbilang tugas pada masa yang sama dengan bertukar antara tugasan tersebut. Ia tidak semestinya melibatkan menjalankan tugas secara serentak tetapi memberikan ilusi berbuat demikian, biasanya dengan melaksanakan interleaving.
• Paralelisme merujuk kepada menjalankan berbilang tugas pada masa yang sama, secara literal secara selari, menggunakan berbilang teras CPU.

Dalam PHP, memandangkan ia adalah bahasa berutas tunggal, untuk mencapai keselarian biasanya memerlukan perpustakaan atau alatan tambahan. Walau bagaimanapun, konkurensi boleh dikendalikan dalam model segerak PHP dengan pendekatan yang betul.

2. Mengendalikan Concurrency dalam PHP

Konkurensi dalam PHP boleh dicapai dalam pelbagai cara:

a. Menggunakan Pelbagai Proses (Forking) dengan pcntl_fork()

PHP menyediakan sambungan pcntl (kawalan proses) untuk mengurus proses. Sambungan ini membolehkan anda menghentikan proses baharu, yang setiap satunya boleh mengendalikan tugasan berasingan secara serentak.

Contoh:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

Pendekatan ini membolehkan penyelarasan dengan memotong proses kanak-kanak untuk mengendalikan tugas secara selari, tetapi ini bukan keselarian sebenar kerana setiap proses berjalan secara bebas.

Penghadan:

• Pelanjutan pcntl tidak tersedia pada semua persediaan PHP (cth., persekitaran pengehosan dikongsi).
• Ia tidak sesuai untuk tugasan yang memerlukan pengiraan berat kerana overhed proses.

b. Menggunakan pthread untuk Multi-threading (Ditamatkan)

Pelanjutan pthreads membenarkan PHP melaksanakan multi-threading. Ini memberikan keselarian sebenar di mana PHP boleh mencipta benang dalam proses yang sama. Walau bagaimanapun, sambungan ini ditamatkan pada PHP 7.4 dan tidak disyorkan lagi.

Alternatif: Untuk versi PHP yang lebih baharu, anda harus menggunakan teknik yang lebih moden seperti selari (lihat di bawah) atau perkhidmatan luaran seperti baris gilir mesej.

3. Mengendalikan Paralelisme dalam PHP

Untuk mencapai keselarian (pelaksanaan tugas serentak sebenar) dalam PHP, anda memerlukan sama ada keupayaan berbilang pemprosesan atau berbilang benang. PHP tidak mempunyai sokongan terbina dalam untuk ini pada peringkat bahasa, tetapi terdapat perpustakaan dan alatan luaran yang membolehkan anda melaksanakan keselarian.

a. Menggunakan Sambungan selari (Disyorkan untuk PHP 7.2 )

Pelanjutan selari ialah penyelesaian moden untuk berbilang benang dalam PHP. Ia membolehkan skrip PHP membuat tugasan selari dan melaksanakannya secara serentak merentas teras CPU yang berbeza.

Contoh:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

Ini membolehkan anda menjalankan tugas secara selari, mengambil kesempatan daripada pemproses berbilang teras. Sambungan selari adalah lebih cekap dan lebih mudah digunakan daripada pthreads.

Kelebihan:

• Ia memberikan keselarian sebenar dengan versi PHP moden.
• API ringkas untuk pelaksanaan selari dan komunikasi antara urutan.

Penghadan:

• Pelanjutan selari tidak tersedia dalam semua persekitaran PHP.
• Ia direka terutamanya untuk PHP baris arahan dan mungkin tidak berfungsi dengan baik dengan permintaan web.

b. Menggunakan Alat Luaran untuk Paralelisme

• Gearman: Gearman ialah pelayan kerja yang boleh mengagihkan tugas kepada berbilang pekerja. Ini membolehkan aplikasi PHP memunggah tugas ke berbilang mesin atau proses, menyediakan konkurensi dan selari. Gearman berfungsi dengan baik untuk kerja yang boleh diedarkan dan diproses secara tidak segerak.

• RabbitMQ: Broker mesej seperti RabbitMQ boleh membantu mengagihkan tugas merentasi berbilang pekerja. Dengan menghantar tugas ke baris gilir, pekerja yang berbeza boleh memproses tugasan secara serentak. Ini adalah penyelesaian yang baik apabila tugas boleh dilaksanakan secara bebas antara satu sama lain.

• ReactPHP dan Swoole: Untuk konkurensi dipacu peristiwa, perpustakaan seperti ReactPHP dan Swoole boleh digunakan untuk mengendalikan tugas tak segerak. ReactPHP membenarkan operasi I/O tanpa sekatan, yang boleh membuat permintaan serentak lebih cekap dalam aplikasi. Swoole menyediakan selari berasaskan coroutine, membenarkan PHP mengurus berbilang urutan pelaksanaan.

4. Menguruskan I/O Serentak (Tidak Menyekat)

Salah satu bidang utama yang sering memerlukan konkurensi dalam aplikasi PHP ialah tugas terikat I/O, seperti pertanyaan pangkalan data, panggilan API atau membaca/menulis ke fail. Untuk I/O yang tidak menyekat, kita boleh menggunakan:

a. ReactPHP

ReactPHP ialah perpustakaan peringkat rendah yang membolehkan anda mengendalikan operasi I/O tak segerak tanpa menyekat. Ia menggunakan gelung peristiwa untuk mengendalikan berbilang tugas secara serentak tanpa memerlukan urutan atau proses tambahan.

Contoh:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

Dalam contoh ini, ReactPHP membenarkan untuk mengendalikan permintaan HTTP secara serentak tanpa menyekat pelaksanaan utama.

b. Swole

Swoole ialah sambungan PHP berasaskan coroutine berprestasi tinggi yang menyediakan ciri tak segerak, selari dan rutin bersama. Ia direka bentuk untuk mengendalikan tugas secara serentak dan selari, menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi PHP yang perlu mengendalikan sejumlah besar permintaan secara serentak.

5. Pertimbangan untuk Concurrency dan Parallelism dalam PHP

Walaupun PHP tidak dibina secara semulajadi untuk mengendalikan konkurensi dan selari, teknik dan perpustakaan ini boleh membantu anda mengurus berbilang tugasan secara serentak atau selari. Berikut ialah beberapa pertimbangan apabila berurusan dengan konkurensi dan selari dalam PHP:

• Pengurusan Sumber: Mengendalikan konkurensi dan keselarian biasanya memerlukan lebih banyak memori dan sumber CPU, jadi anda harus memantau penggunaan sumber aplikasi dengan teliti.
• Pengendalian Ralat: Mengurus ralat dalam proses serentak atau selari boleh menjadi rumit. Pastikan anda mengendalikan pengecualian dan ralat dengan betul dalam setiap proses atau urutan.
• Sambungan Pangkalan Data: Jika tugas selari anda melibatkan pertanyaan pangkalan data, pastikan setiap proses/benang mempunyai sambungan pangkalan data sendiri atau gunakan pengumpulan sambungan untuk mengelakkan perbalahan.
• Persekitaran: Beberapa teknik konkurensi dan selari (mis., sambungan selari, pcntl, dsb.) mungkin tidak berfungsi dalam pelayan web dengan masa atau memori pelaksanaan terhad (seperti pengehosan dikongsi). Alat ini biasanya lebih sesuai untuk aplikasi PHP berasaskan CLI.

Kesimpulan

Mengendalikan concurrency dan paralelisme dalam PHP memerlukan pemahaman tentang cara PHP berfungsi dengan berbilang proses dan urutan. Dengan menggunakan sambungan seperti pcntl, selari atau perpustakaan seperti ReactPHP dan Swoole, pembangun boleh mengendalikan berbilang tugas secara serentak atau selari, dengan itu meningkatkan prestasi terikat I/O dan CPU- tugasan terikat.

Memilih alat yang betul bergantung pada keperluan aplikasi anda, seperti sama ada anda berurusan dengan tugasan terikat I/O (ReactPHP atau Swoole), atau sama ada anda perlu mengendalikan tugas merentas berbilang teras CPU (menggunakan selari atau pcntl) .

Atas ialah kandungan terperinci Mengendalikan Concurrency dan Paralelisme dalam Aplikasi PHP: Teknik dan Alat. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!