php原生socket之IO多路复用以及实现web服务器

前言

这是一篇系列文章，文章列表：

多路复用

前文通过原生 socket 实现了简单的服务端与客户端通信，但当有多个客户端连接时，服务端仅能处理第一个客户端的请求，而无法对后续客户端服务

产生这种情况的原因是因为IO模型是阻塞的，同一时刻只能由一个客户端进行访问，解决此问题主要有两种解决方案：

多进程，即在服务端启动多个进程监听
IO多路复用机制，简单来说实现了 N 个客户端使用一根网线同时访问

同时多路复用又分为两个不同的模型，即 select 与 epoll，常见的软件中，Apache 使用了 select 模型，nginx 则使用 epoll 模型。在 php 中内置了 select 模型，对应的函数为 socket_select，多路复用是实现 http 服务器的基础

语法

在前文中我们介绍了 php 原生 socket 内置了 socket_select 函数实现了 select 模型，其语法如下：

socket_select(
    array &$read,
    array &$write,
    array &$except,
    int $seconds [,
    int $microseconds = 0]
): int|false

参数

read
服务端监听的套接字资源，当他有变化（即收到新的消息或有客户端连接、断开）时，socket_select 函数才会返回（否则继续阻塞），同时修改该变量为当前发生事件（收到消息或有客户端连接、断开）的套接字资源列表，并继续向下执行。
write
监听是否有客户端写数据，传入 null 则代表不关心是否有写变化
except
套接字内要排除的元素，传入 null 是「监听」全部
seconds
秒和微秒一起构成超时参数。如果传入 null 则会阻塞，为 0 非阻塞，如果是 >0 则为最大阻塞时间
microseconds

优化

我们在上篇文章简单实现了 socket 服务端监听与客户端的连接，接下来我们在服务端监听代码的基础上通过多路复用优化代码：

<?php

// 创建套接字
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

// 设置 ip 被释放后立即可使用
socket_set_option($socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, true);

// 绑定ip与端口
socket_bind($socket, 0, 8888);

// 开始监听
socket_listen($socket);

$sockets[] = $socket;

while (true) {
    $tmp_sockets = $sockets;
    socket_select($tmp_sockets, $write, $except, null);

    foreach ($tmp_sockets as $sock) {
        // 如果当前套接字等于 socket_create 创建的套接字，说明是有新的连接或有新的断开连接
        if ($sock == $socket) {
            $conn_sock = socket_accept($socket);
            $sockets[] = $conn_sock;
            socket_getpeername($conn_sock, $ip, $port);
            echo '请求ip: ' . $ip . '端口: ' . $port . PHP_EOL;
        } else { // 否则说明是之前连接的客户端发来消息
            $msg = socket_read($sock, 10240);
            socket_write($sock, strtoupper($msg));
            echo $msg;
        }
    }
}

在本示例中 socket_select 函数会阻塞当前进程，当 $tmp_sockets 数组内的 socket 资源有新的客户端连接或断开或收到新消息时，会将 $tmp_sockets 数组修改为当前活跃的 socket 资源，随后通过遍历该数组处理业务逻辑

使用socket实现简易http服务器

http 协议是在 socket 的基础上规定了指定的数据格式，所以我们只需在 socket_write 时按照格式发送数据，浏览器就可正常响应请求

<?php

// 创建套接字
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

// 设置 ip 被释放后立即可使用
socket_set_option($socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, true);

// 绑定ip与端口
socket_bind($socket, 0, 8888);

// 开始监听
socket_listen($socket);

$sockets[] = $socket;

while (true) {
    $tmp_sockets = $sockets;
    socket_select($tmp_sockets, $write, $except, null);

    foreach ($tmp_sockets as $sock) {
        if ($sock == $socket) {
            $conn_sock = socket_accept($socket);
            $sockets[] = $conn_sock;
        } else {
            $msg = socket_read($sock, 10240);
            var_dump($msg);
            if ($msg == '') return;
            
            $output = '<h1>this is php worker</h1>';
            $len = strlen($output);
            
            $response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";
            $response .= "content-type: text/html\r\n";
            $response .= "server: php socket\r\n";
            $response .= "Content-Length: {$len}\r\n\r\n";
            
            $response .= $output;

            socket_write($sock, $response);
        }
    }
}

在服务端运行此示例，随后在浏览器访问 ip:8888 ，可以看到如下：

同时服务端会输出如下内容：

GET / HTTP/1.1
Host: 124.222.**.**:8888
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/101.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Cookie: jenkins-timestamper-offset=-28800000; _ga=GA1.1.1403944751.1652010033; _ga_2GM6102E19=GS1.1.1652802985.7.1.1652803014.0

该内容即为用户端请求原始数据，可解析此数据并根据请求做出响应，比如使用 file_get_content 读取指定文件内容返回给浏览器

codeover