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2020
03-28

当SWOOLE遇上SERVER

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前言

Swoole Server应该是Swoole工具中最重要也是最核心的一个了，但没有网络服务程序开发基础的童鞋刚接触的时候往往会一头雾水，这里我们返本归元，先聊聊Server在干什么，然后我们再看看Swoole Server是怎样跑起来的~



Server之初

通常，我们会把网络系统根据架构分为B/S架构和C/S架构，而这里笔者想聊的就是这里提到的S，也就是服务（Server）在干什么？

风靡各大高校宿舍的Dota和LOL，主体上可以算是典型的C/S架构的网络系统/软件/应用/程序/What ever

我们先从比较常见的基于PHP的Web网站开始聊起。

这里举例采用的是最基础的Linux + Apache + PHP的开发环境。

当我们打开 http://127.0.0.1:80 并看到Apache的欢迎界面时，我们知道，我们已经成功的完成了一个简单的B/S结构的程序。

虽然这里输出的不是Hello World！虽然目前为止一句PHP也没写。

那么，这个时候，这里我们说B/S中的Server具体指代的是什么呢？以下两个选项哪个是你的想法？

  1. 运行并保存着我们网站的服务器主机。

  2. Apache正在运行的进程。

其实从笔者的角度而言，上述两个选项都是对的，因为Server这个词本身的含义就很丰富，根据特定的语境，它既可以指服务器，也可以指服务程序。

本文中提到的Server如无特别说明，都是指提供服务的应用程序，在当前的场景中，就是Apache。

我们来简单扒一下，在打开这个网页的过程中，Apache作为一个Server，最少要做到哪些工作？

最基础的工作，更深入的问题我们可以一点点讨论。

首先，Apache需要先运行起来，如果Apache没有运行，显然没法向浏览器提供服务（例如，输出Apache的欢迎页面）

传统的Web网站场景中，Server是被动地提供服务的，也就是客户端不请求，Server就不会提供服务，就像一般民事诉讼中的不告不理原则。

再者，浏览器需要有一个可靠的方法找到我们刚刚运行起来的Apache（就像寄快递，要有收件方的地址）

想象一下市民中心的办证大厅，各种各样的窗口，不同的窗口可以办理不同的证件，市民提交的材料就是“输入”，服务台提供的证件就是“输出”，找到正确的窗口，是享受服务的前题。

例如我们在浏览器输入 www.baidu.com ，我们知道会打开百度的首页。

关于域名与DNS的问题，本文就不做探讨了，不了解的童鞋可以简单理解为域名会被解析为IP即可。

当Apache做到了上述两项工作时，我们可以简单认为它具备了作为一个Server的基础。

用物流管理的话说，就是在“正确的时间、正确的地点、正确的货物”。


监听：正确的地点

那么，Apache是怎么做到这两点的呢？相信怎么运行Apache这个问题不必笔者啰嗦，我们主要开始看看第二个问题。


我们怎么去定义这个“正确的地点”呢？最常见的方案，就是TCP/IP协议中的IP协议。

严谨地说，TCP协议是传输层协议；IP是网络层协议。因为两者常常搭配出现，就像LAMP一样，有了TCP/IP协议这个说法。

IP协议帮助客户端在浩瀚的网络中找到正确的主机，例如上文中的 127.0.0.1 主机。

127.0.0.1 是IP协议中定义的一个特殊地址，表示本机，概念上有点像PHP中的$this。

如果我们的主机在局域网中被分配的IP是192.168.1.233，则其他主机也可以通过192.168.1.233这个地址找到我们的主机

IP是“IP协议”给每一台联网设备规定一个地址，便于互相通信和发现。

但一个主机如果只能运行一个服务，就太浪费了，因此如果说IP是用来区分不同的联网设备的，Port在这就是用来区分同一个设备的不同服务的。

最基本的LAMP环境中，SSH需要一个端口（默认22），Apache需要一个端口（默认80），MySql需要一个端口（默认3306）。

一般情况下，端口的编号取值范围是 [1, 65535]，一般1000以下的端口都会被一些常用服务默认调用，所以尽可能不要使用。

就像大公司电话系统中的主机与分机一样，IP是主机，全世界通用（没有区号这些东西啦），Port就是分机，仅在自己的主机内通用。

写到这里，前文我们提到的 127.0.0.1:80 的含义就更清晰了，前面的 127.0.0.1 是IP地址，后边的80是端口。而因为80是HTTP服务的默认端口，所以访问一般的常见网站时我们并不需要写成 www.baidu.com:80 。

所以如果是自建HTTP服务的话，默认情况下还是最好提供80端口作为服务端口。

我们把某个服务通过某个端口对外提供服务的行为称为“监听”，形象的说，前文的Apache监听着本机的80端口，如果有客户通过这个端口发来请求，操作系统就会把请求交给Apache，Apache就可以根据请求的具体内容进行处理，并给出响应（例如，欢迎使用Apache！）。

常用“Listen”或者“Bind”这两个动词。

最后，我们可以整理出简单LAMP环境中，基于HTTP协议的Web服务的交互逻辑：

  1. 客户端（浏览器）将请求提交给指定IP的主机。

  2. 操作系统根据请求中的PORT，转交给监听了这个PORT的Apache。

  3. Apache根据配置找到合适的目录，并获取目录中的PHP脚本。

  4. 调用Zend对该PHP脚本进行解析，并获得输出结果。

  5. 将输出结果返回给客户端（浏览器）.

而一般情况下，PHP脚本的工作就在第四步中处理具体业务，至于怎么与浏览器保持通信，PHPer一般是不关心的，直到，Swoole重新定义了PHP。

其实还有别的方案，但，俺们的主题是Swoole（写了快一百行才提到Swoole的笔者表示说这句话的时候有点心虚…）

Swoole Server做了什么？

前文我们以Apache作为例子，简单梳理了一下Server在做什么的问题，再回来看Swoole Server，就好理解了，Swoole允许通过PHP构造一个新的Server，提供跟Apache类似的功能，监听请求，作出响应。

其实也回答了群里很常见的一个问题，为什么我运行Swoole Server的时候会跟Apache\Nginx冲突？

因为这里用PHP写的不再只是网页的业务逻辑，同时也包括Server的部分。

那么，我们现在开始第一个简单的Swoole TCP Server的Demo。 

<?php
//vi swoole_server_demo.php
$server = new \swoole_server("127.0.0.1", 8088, SWOOLE_PROCESS, SWOOLE_SOCK_TCP);
$server -> start();

后两个参数涉及到了Swoole的运行方式和传输层使用的协议问题，我们以后再聊。

这里我们新建了一个Swoole Server对象，这个对象监听了IP 127.0.0.1，和端口 8088 。然后我们打开浏览器，访问http://127.0.0.1/swoole_server_demo.php，然后我们会惊讶地发现：报错，swoole_server只能运行在cli模式下。

这是很多童鞋第一次接触Swoole会遇到的另一个问题，还记得我前边说的么？Swoole Server已经是一个独立的服务了，它不再依赖于Apache，它本身就是一个完整的网络Server，所以它需要运行在cli模式下，同时也不需要通过浏览器访问的方式执行了。

所以正确的启动方式应该是在shell中执行： 

php swoole_server_demo.php > PHP Fatal error:  swoole_server::start(): require onReceive/onPacket callback in swoole_server_demo.php

这里的报错又是什么原因呢？因为例子中使用的是TCP Server，我们用打电话的例子来梳理一下，客户给服务打电话，对于服务来说，有这么几个关键事件：

  1. OnConnect，建立连接，也就是电话被拨通的时候发生。

  2. OnReceive，收到消息，也就是服务听到客户说的话。

  3. OnClose，关闭连接，也就是客户\服务其中一方挂掉了电话时发生。


一个完整的TCP服务需要处理这三个过程，而我们访问网页的时候，这些过程都被浏览器\服务程序内部处理掉了，平时写网页的时候只需要考虑对请求作出响应即可。

这种抽象进一步降低了PHP的上手门槛，也让很多人低估了PHP的能力。

而使用Swoole Server的时候，我们需要自己来管理这个过程，同时，也可以在这个基础上做到更多的事情。

所以说学习使用Swoole需要了解更多的是操作系统、计算机网络方面的知识，有相关背景的童鞋学习使用Swoole其实并不困难，了解一下做不同事情需要使用的接口是什么，再了解一下运作机制，就差不多可以上手了。

那我们把这几个回调函数补上，这样就能运行一个完整的Server了： 

<?php  //vi swoole_server_demo.php

$server = new \swoole_server("127.0.0.1",8088,SWOOLE_PROCESS,SWOOLE_SOCK_TCP);    

$server->on('connect', function ($serv, $fd){

           echo "Client:Connect.\n";
});

$server->on('receive',  function ($serv, $fd, $from_id, $data) {

           //打印收到的消息            echo "Receive message: $data";                       //关闭连接（当然，也可以不关闭）            $serv->close($fd); });    

$server->on('close', function ($serv, $fd) {

           echo "Client: Close.\n"; });
$server -> start();

然后，重新在shell里边执行： 

php swoole_server_demo.php
>

如果一切顺利的话，我们会看到整个命令行好像卡住了，一个光标在闪动，但没有任何输出？这是什么情况？

笔者第一次遇到的时候思路也没转过弯来，一直以为故障了。

这个时候，其实Server已经启动了，并且正在运行，监听了本机的8088端口，此时Server处于等待的状态，所以没有任何输出。

这个时候如果有客户端访问本机的8088端口，就会触发OnConnect事件了。

我们打开另一个交互窗口（注意别关了Swoole Server正在运行的窗口），用telnet来试试： 

# 在第二个Shell窗口
telnet 127.0.0.1 8088
> Trying 127.0.0.1...
> Connected to 127.0.0.1. > Escape character is '^]'.

此时，我们再返回第一个窗口，就会看到刚才卡住的光标有输出了： 

php swoole_server_demo.php > Client:Connect.

输出的正是我们在OnConnect回调中设置的内容。

想想贝尔第一个打通电话的瞬间。

这时我们可以随便输入一些字符看看： 

# 在第二个Shell窗口
telnet 127.0.0.1 8088
> Trying 127.0.0.1...
> Connected to 127.0.0.1. > Escape character is '^]'. Hello SwooleServer! > Connection closed by foreign host.

此时再切换回第一个Shell，我们看到输出增加了： 

php swoole_server_demo.php
> Client:Connect.
> Receive message: Hello SwooleServer!
> Client: Close.

OK，我们来看看整个过程发生了什么事：

  1. 运行了一个TCP Server，它监听了 127.0.0.1 主机的 8088 端口。

  2. 用telnet工具作为客户端，它尝试连接 127.0.0.1 主机的 8088 端口 的服务。

  3. Server收到了连接请求，根据TCP的握手机制完成了连接过程，并触发了OnConnect回调，此时Server端输出了字符串“Client:Connect.\n”

  4. telnet也获得了连接成功的消息，输出了“Connected to 127.0.0.1.”、“Escape character is ‘^]’.”等消息，此时，相当于电话已经打通了。

  5. telnet向Server发送了一个字符串“Hello SwooleServer!”。

  6. Server收到了telnet发来的字符串，并触发了OnReceive回调，在该回调中，Server打印了字符串“Receive message: Hello SwooleServer!”，然后将与telnet的连接关闭了。

  7. 连接关闭后，Server触发OnClose回调，输出了字符串“Client: Close.”。

  8. 连接关闭后，telnet也输出了字符串“Connection closed by foreign host.”



彪悍的Swoole工具箱

Swoole具备一系列强大的工具，允许我们借助PHP高效开发的特性，写出高性能的Web服务，那么这个工具箱里除了Swoole Server以外还有什么呢？以下引用自官网的手册：

Swoole Server

强大的TCP/UDP Server框架，多线程，EventLoop，事件驱动，异步，Worker进程组，Task异步任务，毫秒定时器，SSL/TLS隧道加密。

  • swoole_http_server是swoole_server的子类，内置了Http的支持
  • swoole_websocket_server是swoole_http_server的子类，内置了WebSocket的支持

Swoole Client

TCP/UDP客户端，支持同步并发调用，也支持异步事件驱动。

Swoole Event

EventLoop API，让用户可以直接操作底层的事件循环，将socket，stream，管道等Linux文件加入到事件循环中。

eventloop接口仅可用于socket类型的文件描述符，不能用于磁盘文件读写

Swoole Async

异步IO接口，提供了 异步文件系统IO，异步DNS查询，异步MySQL等API。包括2个重要的子模块：

  • swoole_timer，异步毫秒定时器，可以实现间隔时间或一次性的定时任务
  • file，文件系统操作的异步接口

Swoole Process

进程管理模块，可以方便的创建子进程，进程间通信，进程管理。

Swoole Buffer

强大的内存区管理工具，像C一样进行指针计算，又无需关心内存的申请和释放，而且不用担心内存越界，底层全部做好了。

Swoole Table

基于共享内存和自旋锁实现的超高性能内存表。彻底解决线程，进程间数据共享，加锁同步等问题。

swoole_table的性能可以达到单线程每秒读写50W次

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