socket的中文名字叫做套接字，這種東西就是對TCP/IP的“封裝”。現實中的網絡實際上只有四層而已，從上至下分別是應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層。最常用的http協議則是屬於應用層的協議，而socket，可以簡單粗暴的理解為是傳輸層的一種東西。如果還是很難理解，那再粗暴地點兒tcp://218.221.11.23:9999，看到沒？這就是一個tcp socket。
socket賦予了我們操控傳輸層和網絡層的能力，從而得到更強的性能和更高的效率，socket編程是解決高併發網絡服務器的最常用解決和成熟的解決方案。任何一名服務器程序員都應當掌握socket編程相關技能。
在php中，可以操控socket的函數一共有兩套，一套是socket_系列的函數，另一套是stream_系列的函數。socket_是php直接將C語言中的socket抄了過來得到的實現，而stream_系則是php使用流的概念將其進行了一層封裝。下面用socket_*系函數簡單為這一系列文章開個篇。
先來做個最簡單socket服務器：
$host = '0.0.0.0';
$port = 9999;
// 創建一個tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 將socket bind到IP：port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 開始監聽socket
socket_listen( $listen_socket );
// 進入while循環，不用擔心死循環死機，因為程序將會阻塞在下面的socket_accept()函數上
while( true ){
// 此處將會阻塞住，一直到有客戶端來連接服務器。阻塞狀態的進程是不會佔據CPU的
// 所以你不用擔心while循環會將機器拖垮，不會的
$connection_socket = socket_accept( $listen_socket );
// 向客戶端發送一個helloworld
$msg = "helloworld\r\n";
socket_write( $connection_socket, $msg, strlen( $msg ) );
socket_close( $connection_socket );
}
socket_close( $listen_socket );
將文件保存為server.php，然後執行php server.php運行起來。客戶端我們使用telnet就可以了，打開另外一個終端執行telnet 127.0.0.1 9999按下回車即可。運行結果如下：
簡單解析一下上述代碼來說明一下tcp socket服務器的流程：
- 1.首先，根據協議族（或地址族）、套接字類型以及具體的的某個協議來創建一個socket。
- 2.第二，將上一步創建好的socket綁定（bind）到一個ip:port上。
- 3.第三，開啟監聽linten。
- 4.第四，使服務器代碼進入無限循環不退出，當沒有客戶端連接時，程序阻塞在accept上，有連接進來時才會往下執行，然後再次循環下去，為客戶端提供持久服務。
上面這個案例中，有兩個很大的缺陷：
- 1.一次只可以為一個客戶端提供服務，如果正在為第一個客戶端發送helloworld期間有第二個客戶端來連接，那麼第二個客戶端就必須要等待片刻才行。
- 2.很容易受到攻擊，造成拒絕服務。
分析了上述問題後，又聯想到了前面說的多進程，那我們可以在accpet到一個請求後就fork一個子進程來處理這個客戶端的請求，這樣當accept了第二個客戶端後再fork一個子進程來處理第二個客戶端的請求，這樣問題不就解決了嗎？OK！擼一把代碼演示一下：
$host = '0.0.0.0';
$port = 9999;
// 創建一個tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 將socket bind到IP：port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 開始監聽socket
socket_listen( $listen_socket );
// 進入while循環，不用擔心死循環死機，因為程序將會阻塞在下面的socket_accept()函數上
while( true ){
// 此處將會阻塞住，一直到有客戶端來連接服務器。阻塞狀態的進程是不會佔據CPU的
// 所以你不用擔心while循環會將機器拖垮，不會的
$connection_socket = socket_accept( $listen_socket );
// 當accept了新的客戶端連接後，就fork出一個子進程專門處理
$pid = pcntl_fork();
// 在子進程中處理當前連接的請求業務
if( 0 == $pid ){
// 向客戶端發送一個helloworld
$msg = "helloworld\r\n";
socket_write( $connection_socket, $msg, strlen( $msg ) );
// 休眠5秒鐘，可以用來觀察時候可以同時為多個客戶端提供服務
echo time().' : a new client'.PHP_EOL;
sleep( 5 );
socket_close( $connection_socket );
exit;
}
}
socket_close( $listen_socket );
將代碼保存為server.php，然後執行php server.php，客戶端依然使用telnet 127.0.0.1 9999，只不過這次我們開啟兩個終端來執行telnet。重點觀察當第一個客戶端連接上去後，第二個客戶端時候也可以連接上去。運行結果如下：
通過接受到客戶端請求的時間戳可以看到現在服務器可以同時為N個客戶端服務的。但是，接著想，如果先後有1萬個客戶端來請求呢？這個時候服務器會fork出1萬個子進程來處理每個客戶端連接，這是會死人的。fork本身就是一個很浪費系統資源的系統調用，1W次fork足以讓系統崩潰，即便當下系統承受住了1W次fork，那麼fork出來的這1W個子進程也夠系統內存喝一壺了，最後是好不容易費勁fork出來的子進程在處理完畢當前客戶端後又被關閉了，下次請求還要重新fork，這本身就是一種浪費，不符合社會主義主流價值觀。如果是有人惡意攻擊，那麼系統fork的數量還會呈直線上漲一直到系統崩潰。
所以，我們就再次提出增進型解決方案。我們可以預估一下業務量，然後在服務啟動的時候就fork出固定數量的子進程，每個子進程處於無限循環中並阻塞在accept上，當有客戶端連接擠進來就處理客戶請求，當處理完成後僅僅關閉連接但本身並不銷燬，而是繼續等待下一個客戶端的請求。這樣，不僅避免了進程反覆fork銷燬巨大資源浪費，而且通過固定數量的子進程來保護系統不會因無限fork而崩潰。
$host = '0.0.0.0';
$port = 9999;
// 創建一個tcp socket
$listen_socket = socket_create( AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP );
// 將socket bind到IP：port上
socket_bind( $listen_socket, $host, $port );
// 開始監聽socket
socket_listen( $listen_socket );
// 給主進程換個名字
cli_set_process_title( 'phpserver master process' );
// 按照數量fork出固定個數子進程
for( $i = 1; $i <= 10; $i++ ){
$pid = pcntl_fork();
if( 0 == $pid ){
cli_set_process_title( 'phpserver worker process' );
while( true ){
$conn_socket = socket_accept( $listen_socket );
$msg = "helloworld\r\n";
socket_write( $conn_socket, $msg, strlen( $msg ) );
socket_close( $conn_socket );
}
}
}
// 主進程不可以退出，代碼演示比較粗暴，為了不保證退出直接走while循環，休眠一秒鐘
// 實際上，主進程真正該做的應該是收集子進程pid，監控各個子進程的狀態等等
while( true ){
sleep( 1 );
}
socket_close( $connection_socket );
將文件保存為server.php後php server.php執行，然後再用ps -ef | grep phpserver | grep -v grep來看下服務器進程狀態：
可以看到master進程存在，除此之外還有10個子進程處於等待服務狀態，再同一個時刻可以同時為10個客戶端提供服務。我們通過telnet 127.0.0.1 9999來嘗試一下，運行結果如下圖：
好啦，php新的征程系列就先通過一個簡單的入門開始啦！下篇將會講述一些比較深刻的理論基礎知識。
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