温故而知新，PHP Swoole使用过程中的一些思考

温故而知新

今天突然发现很多以前理解过的概念，再次回顾的时候感觉有点模糊了，翻了翻笔记又有了一些新的理解。

1.场景

• 简单的异步任务执行可以直接通过管道向子进程投递异步任务，然后触发事件执行任务。
• Redis的订阅与发布也可以实现上述的功能，但它的优势在于它可以一对多，PUBLISH之后可以同时触发多个订阅的事件，并且可以在任意进程内进行订阅。
• 专门的消息队列组件，则适用于对消息队列要求比较高的场景（消息确认、消费者组等）

在大多数操作系统中，父进程和子进程通常被分配相同的 CPU 时间片。时间片是操作系统用来调度进程的一种机制，它将 CPU 时间划分为较小的块，并按照某种策略分配给不同的进程。每个进程被分配一个时间片，在该时间片结束后，操作系统会剥夺该进程的 CPU 使用权，并将其分配给其他进程。所以多进程程序获得的CPU时间片比单进程程序多。

2.问题

• Mysql一个链接的内存占用？（PHP协程创建了100个不进行操作的连接，占用内存7.8m）
• 主从复制，数据同步延时的问题？
• 数据量过大时，避免使用join，通过协程并发查询？
• 将单个查询分解成多个查询，通过协程并发查询？
• 读是共享锁，写是排它锁，考虑读写分离？
• 创建协程，单个协程需要的内存大小（底层默认分配2M(C)虚拟内存+8K(PHP)内存（PHP-7.2或更高版本）。这里的虚拟内存是指操作系统并不会立即分配2M物理内存，系统会根据在内存实际读写时发生缺页中断，再分配实际内存）？
• 测压过程中如何一步步排查问题所在？
• 自定义进程的数量，消费者消费的速度、消费者被阻塞的时长？
• 索引降维和连接池预热？
• 数据量过大时，直接分库，通过封装中间层，来实现现有业务的无缝迁移。
• 多个进程分配到的时间片会更多，通过多进程处理异步任务。多进程封装成一个进程组，然后通过原子计数器将任务平均派发到每一个进程。
• 协程机制的优点之一就是有阻塞就会自动处理别的任务，比如Mysql被阻塞就去处理Redis读取，Redis被阻塞就去Mysql；

3.Swoole协程

• 协程没有IO等待 正常执行PHP代码，不会产生执行流程切换
• 协程遇到IO等待 立即将控制权切，待IO完成后，重新将执行流切回原来协程切出的点
• 协程并行协程依次执行，同上一个逻辑
• 协程嵌套执行流程由外向内逐层进入，直到发生IO，然后切到外层协程，父协程不会等待子协程结束
• Swoole的协程在底层实现上是单线程的，因此同一时间只有一个协程在工作，协程的执行是串行的。这与线程不同，多个线程会被操作系统调度到多个CPU并行执行。
• 一个协程正在运行时，其他协程会停止工作。当前协程执行阻塞IO操作时会挂起，底层调度器会进入事件循环。当有IO完成事件时，底层调度器恢复事件对应的协程的执行。
• 对CPU多核的利用，仍然依赖于Swoole引擎的多进程机制。
• Swoole遇到需要等待的IO才会切换，比如SQL查询、比如网络请求等待响应、比如读取文件等找到那个文件。
• 从Mysql获取返回的结果集，这个需要CPU来计算，需要写内存，所以Swoole协程的单线程模型是串行来的，所以对于结果集数据量级过大的查询，效果不明显。
• 搞明白什么时候会发生协程切换，业务无关的任务可以异步处理

4.关于队列

队列可以通过客户重要性等条件因素，进行优先级划分。优先级越高的越先处理（Redis的zSet类型数据）。

如何及时处理的区别就在于，队列可以进行中间操作，根据任务进行不同的异步处理。

5.协程的调度

Swoole 的协程化主要集中在 I/O 操作上，通过异步 I/O 提升了 I/O 密集型任务的性能。对于 CPU 密集型操作，虽然不会阻塞协程，但可能会占用较多 CPU 时间，影响协程的响应速度。协程的切换主要依赖于以下几种情况：

• I/O 操作：当协程执行异步 I/O 操作时，会自动挂起，让出 CPU 给其他协程运行。
• 显式让出：协程可以通过调用 Swoole\Coroutine::yield 或 Swoole\Coroutine::suspend 显式让出 CPU。
• 超时等待：协程在等待某个操作完成时，如果设置了超时时间，超时后会自动让出 CPU。

CPU 密集型操作不会触发协程的挂起。如果一个协程执行了耗时 5 秒的CPU 密集型操作，它会占用当前协程的 CPU 时间。具体影响如下：

• 当前协程：执行CPU 密集型操作的协程会持续占用 CPU，直到操作完成。
• 其他协程：其他协程仍然可以运行，但会受到当前协程占用 CPU 时间的影响。如果当前协程占用 CPU 时间过长，其他协程的执行时间会相应减少。

6.一个进程的 CPU 时间由什么决定

1. 进程的优先级：
   • 操作系统会根据进程的优先级分配 CPU 时间。高优先级的进程会获得更多的 CPU 时间，而低优先级的进程可能会被推迟执行。
2. 进程的 CPU 使用情况：
   • 如果进程执行的是 CPU 密集型任务（如计算密集型操作），它会占用较多的 CPU 时间。
   • 如果进程执行的是 I/O 密集型任务（如文件读写、网络通信），它会在等待 I/O 操作完成时释放 CPU 时间，让其他进程运行。
3. 操作系统的调度策略：
   • 操作系统使用调度算法（如时间片轮转、优先级调度等）来分配 CPU 时间。每个进程会获得一定的时间片（通常几毫秒）来运行，时间片结束后，操作系统会切换到其他进程。
   • 在多核处理器系统中，多个进程可以同时在不同的核心上运行，从而提高系统的整体性能。
4. 系统负载：
   • 当系统负载较高（即有多个进程同时竞争 CPU 资源）时，每个进程获得的 CPU 时间会减少。
   • 当系统负载较低时，进程可能会获得更多的 CPU 时间。
5. 进程的阻塞状态：
   • 如果进程进入阻塞状态（如等待 I/O 操作完成），它会释放 CPU 时间，让其他进程运行。
   • 阻塞状态的进程不会占用 CPU 时间，直到它从阻塞状态中恢复。

7.常见的进程阻塞

I/O 阻塞是指进程在等待输入/输出操作完成时进入的阻塞状态。常见的 I/O 操作包括：

• 文件读写：如打开文件、读取文件内容、写入文件等。
• 网络通信：如发送数据、接收数据等。
• 设备操作：如读取磁盘数据、等待用户输入等。

进程在等待某个时间间隔时会进入阻塞状态。常见的操作包括：

• sleep：使进程休眠指定的时间。
• usleep：使进程休眠指定的微秒数。

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