(495) 925-0049, ITShop интернет-магазин 229-0436, Учебный Центр 925-0049
  Главная страница Карта сайта Контакты
Поиск
Вход
Регистрация
Рассылки сайта
 
 
 
 
 

Разработка многозадачных приложений на PHP V5 (исходники)

Источник: IBM developerWorks
Кэмерон Лэйрд

PHP не поддерживает обработку потоков. Несмотря на это, и в противоположность мнению большинства PHP-разработчиков, с которыми я общался, PHP-приложения могут быть многозадачными. Начнем с выяснения того, что "многозадачность" и "поточность" означают для PHP-программирования.

Многообразие параллелизма

Сначала отложим в сторону случаи, лежащие вне русла главной темы. У PHP сложные взаимоотношения с многозадачностью или параллелизмом. На верхнем уровне PHP постоянно вовлечен в многозадачность - стандартные установки PHP на сервере (например, модуль Apache) используются многозадачным способом. То есть несколько клиентских приложений (Web-браузеров) могут одновременно запросить одну и ту же PHP-страницу, и Web-сервер возвратит ее всем более или менее одновременно.

Одна Web-страница не блокирует передачу другой, хотя они могут немного мешать друг другу при работе с такими ограниченными ресурсами как память сервера или пропускная способность сети. Таким образом, системное требование обеспечения параллелизма может вполне допускать основанные на PHP решения. В терминах реализации PHP возлагает на Web-сервер ответственность за параллелизм.

Параллелизм на клиентской стороне под названием Ajax тоже привлек внимание разработчиков в последние несколько лет. Хотя значение Ajax стало несколько неясным, одним из аспектов этой технологии является то, что браузер может одновременно выполнять вычисления и оставаться чувствительным к таким действиям пользователя, как выбор пунктов меню. Это действительно отчасти многозадачность. Закодированный на PHP Ajax делает это, но без какого-либо специального участия PHP; интегрированные среды Ajax для других языков работают точно также.

Третьим примером параллелизма, который только поверхностно затрагивает PHP, является PHP/TK. PHP/TK - это расширение PHP, предоставляющее переносимые связывания графического интерфейса пользователя (Graphical User Interface - GUI) ядру PHP. PHP/TK позволяет создавать настольные GUI-приложения, написанные на PHP. Его основанные на событиях аспекты моделируют форму параллелизма, которую легко изучить, и она меньше подвержена ошибкам, чем работа с потоками. Опять же, параллелизм "унаследован" от дополнительной технологии, а не является фундаментальной функциональностью PHP.

Было несколько экспериментов по добавлению поддержки поточности в сам PHP. Насколько я знаю, ни один не был удачным. Однако ориентированные на события интегрированные среды Ajax и PHP/TK показывают, что события могут еще лучше выразить параллелизм для PHP, чем это делают потоки. PHP V5 доказывает это.

PHP V5 предлагает stream_select()

В стандартном PHP V4 и более ранних версиях вся работа PHP-приложения должна выполняться последовательно. Если программе нужно извлечь цену товара с двух коммерческих сайтов, например, она запрашивает первую цену, ждет получения ответа, запрашивает вторую цену и ждет опять.

Что, если бы программа могла выполнять несколько задач одновременно? Она завершалась бы лишь за часть того времени, которое необходимо при последовательной работе.

Первый пример

Новая функция stream_select, вместе с несколькими своими друзьями, предоставляет эту возможность. Рассмотрим следующий пример:

Листинг 1. Одновременный запрос нескольких HTTP-страниц

                
       <?php
	echo "Program starts at ". date('h:i:s') . ".\n";

        $timeout=10; 
        $result=array(); 
        $sockets=array(); 
        $convenient_read_block=8192;
        
        /* Выполнить одновременно все запросы; ничего не блокируется. */
        $delay=15;
        $id=0;
        while ($delay > 0) {
            $s=stream_socket_client("phaseit.net:80", $errno,
                  $errstr, $timeout,
                  STREAM_CLIENT_ASYNC_CONNECT/STREAM_CLIENT_CONNECT); 
            if ($s) { 
                $sockets[$id++]=$s; 
                $http_message="GET /demonstration/delay?delay=" .
                    $delay . " HTTP/1.0\r\nHost: phaseit.net\r\n\r\n"; 
                fwrite($s, $http_message);
            } else { 
                echo "Stream " . $id . " failed to open correctly.";
            } 
            $delay -= 3;
        } 
        
        while (count($sockets)) { 
            $read=$sockets; 
            stream_select($read, $w=null, $e=null, $timeout); 
            if (count($read)) {
                /* stream_select обычно перемешивает $read, поэтому мы должны вычислить, 
                   из какого сокета выполняется чтение.  */
                foreach ($read as $r) { 
                    $id=array_search($r, $sockets); 
                    $data=fread($r, $convenient_read_block); 
                    /* Сокет можно прочитать либо потому что он
                       имеет данные для чтения, ЛИБО потому что он в состоянии EOF. */
                    if (strlen($data) == 0) { 
                        echo "Stream " . $id . " closes at " . date('h:i:s') . ".\n";
                        fclose($r); 
                        unset($sockets[$id]); 
                    } else { 
                        $result[$id] .= $data; 
                    } 
                } 
            } else { 
                /* Таймаут означает, что *все* потоки не
                   дождались получения ответа. */
                echo "Time-out!\n";
                break;
            } 
        } 
       ?>
      

Если выполнить эту программу, отобразится примерно следующая информация:

Листинг 2. Типичная информация, выводимая программой из листинга 1

     Program starts at 02:38:50.
         Stream 4 closes at 02:38:53.
     Stream 3 closes at 02:38:56.
     Stream 2 closes at 02:38:59.
     Stream 1 closes at 02:39:02.
     Stream 0 closes at 02:39:05.

Важно понимать, что здесь происходит. На высоком уровне первая программа выполняет несколько HTTP-запросов и получает страницы, которые передает ей Web-сервер. Хотя реальное приложение, наверное, запрашивало бы несколько различных Web-серверов (возможно google.com, yahoo.com, ask.com и т.д.), этот пример передает все запросы на наш корпоративный сервер на Phaseit.net просто ради уменьшения сложности.

Запрошенные Web-страницы возвращают результаты после переменной задержки, показанной ниже. Если бы программа выполняла запросы последовательно, для ее завершения понадобилось бы около 15+12+9+6+3 (45) секунд. Как показано в листинге 2, на самом деле она завершается за 15 секунд. Утроение производительности - это отличный результат.

Такое стало возможно благодаря stream_select - новой функции в PHP V5. Запросы инициируются обычным способом - открытием нескольких stream_socket_clients и написанием GET к каждому из них, что соответствует http://phaseit.net/demonstration/delay?delay=$DELAY. При запросе этого URL в браузере вы должны увидеть:

	  Starting at Thu Apr 12 15:05:01 UTC 2007. 
	  Stopping at Thu Apr 12 15:05:05 UTC 2007. 
	  4 second delay.
      

Сервер задержки реализован на CGI, как показано ниже.

Листинг 3. Реализация сервера задержки

     #!/bin/sh

     echo "Content-type: text/html

     <HTML> <HEAD></HEAD> <BODY>"

     echo "Starting at `date`."
     RR=`echo $REQUEST_URI / sed -e 's/.*?//'`
     DELAY=`echo $RR / sed -e 's/delay=//'`
     sleep $DELAY
     echo "<br>Stopping at `date`."
     echo "<br>$DELAY second delay.</body></html>"

Хотя конкретная реализация в листинге 3 предназначена для UNIX®, почти все сценарии данной статьи с тем же успехом применимы для установок PHP в Windows® (особенно после Windows 98) или UNIX. В частности, с листингом 1 можно работать на любой операционной системе. Linux® и Mac OS X являются вариациями UNIX, и весь приведенный здесь код будет работать в обеих системах.

Запросы к серверу задержки выполняются в следующем порядке:

Листинг 4. Последовательность выполнения процесса

     delay=15
     delay=12
     delay= 9
     delay= 6
     delay= 3

Целью stream_select является как можно более быстрое получение результатов. В данном случае порядок задержек противоположен порядку, в котором были сделаны запросы. Через 3 секунды первая страница готова для чтения. Эта часть программы является обычным PHP-кодом - в данном случае с fread. Также как и в другой PHP-программе чтение могло бы осуществляться при помощи fgets.

Обработка продолжается таким же образом. Программа блокируется в stream_select, пока не будут готовы данные. Решающим является то, что она начинает чтение, как только какое-либо соединение будет иметь данные, в любом порядке. Именно так программа реализует многозадачность или параллельную обработку результатов нескольких запросов.

Обратите внимание на то, что при этом нет дополнительной нагрузки на CPU хост-компьютера. Нет ничего необычного в том, что сетевые программы, выполняющие fread таким способом, вскоре начинают использовать 100% мощности CPU. Здесь не этот случай, поскольку stream_select имеет желаемые свойства и отвечает немедленно, как только какое-нибудь чтение становится возможным, но при этом минимальным образом загружает CPU в режиме ожидания между операциями чтения.

Что нужно знать о stream_select()

Подобное основанное на событиях программирование не является элементарной задачей. Хотя листинг 1 и уменьшен до самых основных моментов, любое кодирование, базирующееся на обратных вызовах или координации (что является необходимым в многозадачных приложениях) будет менее привычным по сравнению с простой процедурной последовательностью. В данном случае наибольшая трудность заключена в массиве $read. Обратите внимание на то, что это ссылка ; stream_select возвращает важную информацию путем изменения содержимого $read. Так же как указатели имеют репутацию постоянного источника ошибок в C, ссылки, по-видимому, являются той частью PHP, которая представляет наибольшую трудность для программистов.

Такую методику запросов можно использовать из любого числа внешних Web-сайтов, удостоверяясь в том, что программа будет получать каждый результат как можно быстрее, не ожидая других запросов. Фактически, данная методика корректно работает с любым TCP/IP-соединением, а не только с Web (порт 80), то есть в принципе вы можете управлять извлечением LDAP-данных, передачей SMTP, SOAP-запросами и т.д.

Но это не все. PHP V5 управляет различными соединениями как "потоками" (stream), а не простыми сокетами. Библиотека PHP Client URL (CURL) поддерживает HTTPS-сертификаты, исходящую FTP-загрузку, куки и многое другое (CURL позволяет PHP-приложениям использовать различные протоколы для соединения с серверами). Поскольку CURL предоставляет интерфейс stream, с точки зрения программы соединение прозрачно. В следующем разделе рассказывается, как stream_select мультиплексирует даже локальные вычисления.

Для stream_select существует несколько предостережений. Эта функция не документирована, поэтому не рассматривается даже в новых книгах по PHP. Несколько примеров кода, доступные в Web, просто не работают или не понятны. Второй и третий аргументы stream_select, управляющие каналами write и exception, соответствующими каналам read в листинге 1, почти всегда должны быть равны null. За некоторыми исключениями выбор этих каналов является ошибкой. Если вы не имеете достаточного опыта, используйте только хорошо описанные варианты.

Кроме того, в stream_select, по всей видимости, имеются ошибки, по крайней мере, в PHP V5.1.2. Наиболее существенным является то, что значению возврата функции нельзя доверять. Хотя я еще не отладил реализацию, мой опыт показал, что безопасно тестировать count($read) так, как в листинге 1, но это не относится к значению возврата самой stream_select, несмотря на официальную документацию.

Локальный параллелизм PHP

Пример и основная часть обсуждения выше были посвящены тому, как управлять несколькими удаленными ресурсами одновременно и получать результаты по мере их появления, а не ожидать обработки каждого в порядке первоначальных запросов. Это, несомненно, важное применение параллелизма PHP. Иногда реальные приложения можно ускорить в десять и более раз.

Что если замедление происходит поближе? Есть ли способ ускорить получение результатов в PHP при локальной обработке? Есть несколько. Пожалуй, они еще менее известны, чем ориентированный на сокеты подход в листинге 1. Этому есть несколько причин, в том числе:

  • В своем большинстве PHP-страницы достаточно быстры. Лучшая производительность могла бы быть преимуществом, но этого недостаточно для оправдания инвестиций в новый код.
  • Использование PHP в Web-страницах может сделать частичные ускорения кода не важными. Перераспределение вычислений таким образом, чтобы получать промежуточные результаты быстрее, не имеет значения, когда единственным критерием является скорость доставки Web-страницы в целом.
  • Немного локальных узких мест находится под контролем PHP. Пользователи могут выражать недовольство тем, что извлечение информации об учетной записи занимает 8 секунд, но это может быть ограничением обработки базы данных или каких-либо других ресурсов, внешних для PHP. Даже если уменьшить время PHP-обработки до нуля, все равно будет затрачено более 7 секунд просто на поиск.
  • Еще меньшее количество ограничений поддается параллельной обработке. Предположим, что конкретная страница вычисляет рекомендуемую цену для перечисленных обыкновенных акций, а вычисления достаточно сложны и выполняются в течение многих секунд. Вычисление может быть последовательным по природе. Не существует очевидного способа распределить его для "совместной работы".
  • Мало PHP-программистов понимает потенциал PHP для реализации параллельной обработки. Говоря о возможности распараллеливания, большинство из встреченных мной программистов просто цитировали фразу "PHP не работает с потоками" и возвращались к своей сложившейся модели вычислений.

Иногда можно добиться большего. Предположим, что PHP-страница должна вычислить два биржевых курса, возможно, сравнить их, а используемый хост-компьютер является многопроцессорным. В данном случае мы можем почти удвоить производительность, назначив два отдельных, выполняющихся продолжительное время вычисления различным процессорам.

В мире PHP-вычислений такие примеры являются редкостью. Однако поскольку я больше нигде не нашел точного описания, хочу привести здесь пример подобного ускорения.

Листинг 5. Реализация сервера задержек

                
          <?php
          echo "Program starts at ". date('h:i:s') . ".\n";
          
          $timeout=10; 
          $streams=array();
          $handles=array();
          
       /*Сначала запустить программу с задержкой в 3 секунды, затем
          ту, которая возвращает результат после одной секунды. */
          $delay=3;
          for ($id=0; $id <= 1; $id++) {
           $error_log="/tmp/error" . $id . ".txt"
              $descriptorspec=array(
                  0 => array("pipe", "r"),
                  1 => array("pipe", "w"),
                  2 => array("file", $error_log, "w")
              );
              $cmd='sleep ' . $delay . '; echo "Finished with delay of ' .
                      $delay . '".';
              $handles[$id]=proc_open($cmd, $descriptorspec, $pipes);
              $streams[$id]=$pipes[1];
              $all_pipes[$id]=$pipes;
              $delay -= 2;
          }
          
          while (count($streams)) { 
              $read=$streams; 
              stream_select($read, $w=null, $e=null, $timeout); 
              foreach ($read as $r) { 
                  $id=array_search($r, $streams); 
                  echo stream_get_contents($all_pipes[$id][1]);
                  if (feof($r)) {
                      fclose($all_pipes[$id][0]);
                      fclose($all_pipes[$id][1]);
                      $return_value=proc_close($handles[$id]);
                      unset($streams[$id]); 
                  }
              } 
          } 
         ?>
      

Данная программа выведет на экран следующую информацию:

     Program starts at 10:28:41.
     Finished with delay of 1.
     Finished with delay of 3.

Смысл заключается в том, что PHP запустил два независимых субпроцесса, получил данные от первого, а затем от второго, хотя последний стартовал раньше. Если хост-компьютер является многопроцессорным, а операционная система корректно настроена, она сама заботится о назначении различных субпрограмм разным процессорам. Это один из способов использования преимуществ многопроцессорных машин в PHP.

Резюме

PHP поддерживает многозадачность. PHP не поддерживает обработку потоков так, как это делают другие языки программирования, например Java или C++, но приведенные выше примеры показали, что PHP имеет более высокий потенциал для ускорения работы, чем многие себе представляют.



 Распечатать »
 Правила публикации »
  Обсудить материал в конференции Дискуссии и обсуждения общего плана » [2]
Написать редактору 
 Рекомендовать » Дата публикации: 26.07.2008 
 

Магазин программного обеспечения   WWW.ITSHOP.RU
Kerio Control - Server (incl 5 users, 1 yr SWM)
Kaspersky Internet Security для всех устройств. 3-Device 1 year Base Download Pack
IBM RATIONAL Clearcase Floating User From Rational Clearcase Lt Floating User Trade Up License + Sw Subscription & Support 12 Months
IBM Rational Method Composer Authorized User License
Pinnacle Studio 21 Ultimate. Электронный ключ.
 
Другие предложения...
 
Курсы обучения   WWW.ITSHOP.RU
 
Другие предложения...
 
Магазин сертификационных экзаменов   WWW.ITSHOP.RU
 
Другие предложения...
 
3D Принтеры | 3D Печать   WWW.ITSHOP.RU
 
Другие предложения...
 
Новости по теме
 
Рассылки Subscribe.ru
Информационные технологии: CASE, RAD, ERP, OLAP
СУБД Oracle "с нуля"
Новые материалы
Программирование на Visual Basic/Visual Studio и ASP/ASP.NET
Delphi - проблемы и решения
Мастерская программиста
Проект mic-hard - все об XP - новости, статьи, советы
 
Статьи по теме
 
Новинки каталога Download
 
Исходники
 
Документация
 
Обсуждения в форумах
Рабочее зеркало букмекера 1win (1)
Сегодня в случае недоступно официального сайта есть рабочие зеркала БК 1win...
 
Автомобиль (4)
Доброй ночи. Планируем приобрести авто, рассматриваем б.у варианты, как проще всего подобрать...
 
Сдать часы (3)
Подскажите, где можно сдать часы по хорошей цене.
 
Новости спорта - все послдение события в одном месте (1)
Пользователи, которые увлекаются ставками на спорт, должно следить за последними изменениями в...
 
Программы Delphi на заказ (241)
Пишу программы в среде Delphi на заказ http://bddelphi.ucoz.ru/
 
 
 



    
rambler's top100 Rambler's Top100