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PHP超时处理全面总结(4)

来源:未知 作者:天涯 发表于:2012-08-15 08:40  点击:
如何实现超时 程序中需要有超时这种功能,比如你单独访问一个后端Socket模块,Socket模块不属于我们上面描述的任何一种的时候,它的协议也是私有的,那么这个时候可能需要自己去实现一些超时处理策略,这个时候就需


如何实现超时

程序中需要有超时这种功能,比如你单独访问一个后端Socket模块,Socket模块不属于我们上面描述的任何一种的时候,它的协议也是私有的,那么这个时候可能需要自己去实现一些超时处理策略,这个时候就需要一些处理代码了。

 

PHP中超时实现

一、初级:最简单的超时实现 (秒级超时)

 

思路很简单:链接一个后端,然后设置为非阻塞模式,如果没有连接上就一直循环,判断当前时间和超时时间之间的差异。

 

php socket 中实现原始的超时:(每次循环都当前时间去减,性能会很差,cpu占用会较高)

<?
    $host = "127.0.0.1";
    $port = "80";
    $timeout = 15;  //timeout in seconds
 
    $socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)
      or die("Unable to create socket\n");
 
    socket_set_nonblock($socket)     //务必设置为阻塞模式
      or die("Unable to set nonblock on socket\n");
 
    $time = time();
    //循环的时候每次都减去相应值
    while (!@socket_connect($socket, $host, $port))    //如果没有连接上就一直死循环
    {
      $err = socket_last_error($socket);
      if ($err == 115 || $err == 114)
      {
        if ((time() - $time) >= $timeout)    //每次都需要去判断一下是否超时了
        {
          socket_close($socket);
          die("Connection timed out.\n");
        }
        sleep(1);
        continue;
      }
      die(socket_strerror($err) . "\n");
    }
    socket_set_block($this->socket)    //还原阻塞模式
      or die("Unable to set block on socket\n");
?> 

二、升级:使用PHP自带异步IO去实现(毫秒级超时)

 

说明:

异步IO:异步IO的概念和同步IO相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。异步IO将比特分成小组进行传送,小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组,而接收方从不知道它们会在什么时候到达。

 

多路复用:复用模型是对多个IO操作进行检测,返回可操作集合,这样就可以对其进行操作了。这样就避免了阻塞IO不能随时处理各个IO和非阻塞占用系统资源的确定。

 

 

使用 socket_select() 实现超时

socket_select(..., floor($timeout), ceil($timeout*1000000));

 

select的特点:能够设置到微秒级别的超时!

 

使用socket_select() 的超时代码(需要了解一些异步IO编程的知识去理解)

### 调用类 ####
<?php 
$server = new Server; 
$client = new Client; 
 
for (;;) { 
  foreach ($select->can_read(0) as $socket) { 
 
    if ($socket == $client->socket) { 
      // New Client Socket 
      $select->add(socket_accept($client->socket)); 
    } 
    else { 
      //there's something to read on $socket 
    } 
  } 
} 
?> 
 
### 异步多路复用IO & 超时连接处理类 ###
<?php 
class select { 
  var $sockets; 
 
  function select($sockets) { 
 
    $this->sockets = array(); 
 
    foreach ($sockets as $socket) { 
      $this->add($socket); 
    } 
  } 
 
  function add($add_socket) { 
    array_push($this->sockets,$add_socket); 
  } 
 
  function remove($remove_socket) { 
    $sockets = array(); 
 
    foreach ($this->sockets as $socket) { 
      if($remove_socket != $socket) 
        $sockets[] = $socket; 
    } 
 
    $this->sockets = $sockets; 
  } 
 
  function can_read($timeout) { 
    $read = $this->sockets; 
    socket_select($read,$write = NULL,$except = NULL,$timeout); 
    return $read; 
  } 
 
  function can_write($timeout) { 
    $write = $this->sockets; 
    socket_select($read = NULL,$write,$except = NULL,$timeout); 
    return $write; 
  } 
} 
?> 

C&C++中超时实现

一般在Linux C/C++中,可以使用:alarm() 设置定时器的方式实现秒级超时,或者:select()、poll()、epoll() 之类的异步复用IO实现毫秒级超时。也可以使用二次封装的异步io库(libevent, libev)也能实现。

 

一、使用alarm中用信号实现超时 (秒级超时)

 

说明:Linux内核connect超时通常为75秒,我们可以设置更小的时间如10秒来提前从connect中返回。这里用使用信号处理机制,调用alarm,超时后产生SIGALRM信号 (也可使用select实现)

 

用 alarym 秒级实现 connect 设置超时代码示例:

//信号处理函数
static void connect_alarm(int signo)
{
     debug_printf("SignalHandler");
     return;
}
 
//alarm超时连接实现
static void conn_alarm()
{ 
  Sigfunc * sigfunc ; //现有信号处理函数
  sigfunc=signal(SIGALRM, connect_alarm); //建立信号处理函数connect_alarm,(如果有)保存现有的信号处理函数 
    int timeout = 5;
 
    //设置闹钟
  if( alarm(timeout)!=0 ){ 
    //... 闹钟已经设置处理
  } 
 
    //进行连接操作
    if (connect(m_Socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0 ) {
        if ( errno == EINTR ) { //如果错误号设置为EINTR,说明超时中断了
            debug_printf("Timeout");
            m_connectionStatus = STATUS_CLOSED;
            errno = ETIMEDOUT; //防止三次握手继续进行 
            return ERR_TIMEOUT;
        }
        else {
            debug_printf("Other Err");
            m_connectionStatus = STATUS_CLOSED;
            return ERR_NET_SOCKET;
        }
    }
  alarm(0);//关闭时钟 
  signal(SIGALRM, sigfunc); //(如果有)恢复原来的信号处理函数 
  return; 
}

//读取数据的超时设置

同样可以为 recv 设置超时,5秒内收不到任何应答就中断

signal( ... );

alarm(5);

recv( ... );

alarm(0);

static void sig_alarm(int signo){return;}

 

当客户端阻塞于读(readline,...)时,如果此时服务器崩了,客户TCP试图从服务器接收一个ACK,持续重传 数据分节,大约要等9分钟才放弃重传,并返回一个错误。因此,在客户读阻塞时,调用超时。

二、使用异步复用IO使用 (毫秒级超时)

 

异步IO执行流程:

1.首先将标志位设为Non-blocking模式,准备在非阻塞模式下调用connect函数

2.调用connect,正常情况下,因为TCP三次握手需要一些时间;而非阻塞调用只要不能立即完成就会返回错误,所以这里会返回EINPROGRESS,表示在建立连接但还没有完成。

3.在读套接口描述符集(fd_set rset)和写套接口描述符集(fd_set wset)中将当前套接口置位(用FD_ZERO()、FD_SET()宏),并设置好超时时间(struct timeval *timeout)

4.调用select( socket, &rset, &wset, NULL, timeout )

返回0表示connect超时,如果你设置的超时时间大于75秒就没有必要这样做了,因为内核中对connect有超时限制就是75秒。

 

 

//select 实现毫秒级超时示例:

static void conn_select() {
    // Open TCP Socket
    m_Socket = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if( m_Socket < 0 )
    {
        m_connectionStatus = STATUS_CLOSED;
        return ERR_NET_SOCKET;
    }
 
    struct sockaddr_in addr;
    inet_aton(m_Host.c_str(), &addr.sin_addr);
    addr.sin_port = htons(m_Port);
    addr.sin_family = PF_INET;
 
    // Set timeout values for socket
    struct timeval timeouts;
    timeouts.tv_sec = SOCKET_TIMEOUT_SEC ;   // const -> 5
    timeouts.tv_usec = SOCKET_TIMEOUT_USEC ; // const -> 0
    uint8_t optlen = sizeof(timeouts);
 
    if( setsockopt( m_Socket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO,&timeouts,(socklen_t)optlen) < 0 )
    {
        m_connectionStatus = STATUS_CLOSED;
        return ERR_NET_SOCKET;
    }
 
    // Set the Socket to TCP Nodelay ( Send immediatly after a send / write command )
    int flag_TCP_nodelay = 1;
    if ( (setsockopt( m_Socket, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY,
            (char *)&flag_TCP_nodelay, sizeof(flag_TCP_nodelay))) < 0)
    {
        m_connectionStatus = STATUS_CLOSED;
        return ERR_NET_SOCKET;
    }
    // Save Socket Flags
    int opts_blocking = fcntl(m_Socket, F_GETFL);
    if ( opts_blocking < 0 )
    {
        return ERR_NET_SOCKET;
    }
    //设置为非阻塞模式
    int opts_noblocking = (opts_blocking | O_NONBLOCK);
    // Set Socket to Non-Blocking
    if (fcntl(m_Socket, F_SETFL, opts_noblocking)<0)
    {
        return ERR_NET_SOCKET;
    }
    // Connect
    if ( connect(m_Socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0)
    {
        // EINPROGRESS always appears on Non Blocking connect
        if ( errno != EINPROGRESS )
        {
            m_connectionStatus = STATUS_CLOSED;
            return ERR_NET_SOCKET;
        }
        // Create a set of sockets for select
        fd_set socks;
        FD_ZERO(&socks);
        FD_SET(m_Socket,&socks);
        // Wait for connection or timeout
        int fdcnt = select(m_Socket+1,NULL,&socks,NULL,&timeouts);
        if ( fdcnt < 0 )
        {
            return ERR_NET_SOCKET;
        }
        else if ( fdcnt == 0 )
        {
            return ERR_TIMEOUT;
        }
    }
    //Set Socket to Blocking again
    if(fcntl(m_Socket,F_SETFL,opts_blocking)<0)
    {
        return ERR_NET_SOCKET;
    }
 
    m_connectionStatus = STATUS_OPEN;
    return 0;
}

说明:在超时实现方面,不论是什么脚本语言:PHP、Python、Perl 基本底层都是C&C++的这些实现方式,需要理解这些超时处理,需要一些Linux 编程和网络编程的知识。

 

延伸阅读:

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4462f8560100tvgo.html

http://blog.csdn.net/thimin/article/details/1530839

http://hi.baidu.com/xjtdy888/item/93d9daefcc1d31d1ea34c992

http://blog.csdn.net/byxdaz/article/details/5461142

http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/13222965520112163171778/

http://hi.baidu.com/suyupin/item/df10004decb620e91f19bcf5

http://stackoverflow.com/questions/7092633/connect-timeout-with-alarm

http://stackoverflow.com/questions/7089128/linux-tcp-connect-with-select-fails-at-testserver?lq=1

http://cppentry.com/bencandy.php?fid=54&id=1129

总结

1. PHP应用层如何设置超时?

PHP在处理超时层次有很多,不同层次,需要前端包容后端超时:

浏览器(客户端) -> 接入层 -> Web服务器  -> PHP  -> 后端 (MySQL、Memcached)

 

就是说,接入层(Web服务器层)的超时时间必须大于PHP(PHP-FPM)中设置的超时时间,不然后面没处理完,你前面就超时关闭了,这个会很杯具。还有就是PHP的超时时间要大于PHP本身访问后端(MySQL、HTTP、Memcached)的超时时间,不然结局同前面。

 

2. 超时设置原则是什么?

如果是希望永久不超时的代码(比如上传,或者定期跑的程序),我仍然建议设置一个超时时间,比如12个小时这样的,主要是为了保证不会永久夯住一个php进程或者后端,导致无法给其他页面提供服务,最终引起所有机器雪崩。

如果是要要求快速响应的程序,建议后端超时设置短一些,比如连接500ms,读1s,写1s,这样的速度,这样能够大幅度减少应用雪崩的问题,不会让服务器负载太高。

 

3. 自己开发超时访问合适吗?

一般如果不是万不得已,建议用现有很多网络编程框架也好、基础库也好,里面一般都带有超时的实现,比如一些网络IO的lib库,尽量使用它们内置的,自己重复造轮子容易有bug,也不方便维护(不过如是是基于学习的目的就当别论了)。

 

4. 其他建议

超时在所有应用里都是大问题,在开发应用的时候都要考虑到。我见过一些应用超时设置上百秒的,这种性能就委实差了,我举个例子:

比如你php-fpm开了128个php-cgi进程,然后你的超时设置的是32s,那么我们如果后端服务比较差,极端情况下,那么最多每秒能响应的请求是:

128 / 32 = 4个

你没看错,1秒只能处理4个请求,那服务也太差了!虽然我们可以把php-cgi进程开大,但是内存占用,还有进程之间切换成本也会增加,cpu呀,内存呀都会增加,服务也会不稳定。所以,尽量设置一个合理的超时值,或者督促后端提高性能。

 

本文有部分经验值,还有部分参考的内容,如果不足之处,还请指正。

原创

作者:heiyeluren

博客:http://blog.csdn.net/heiyeshuwu

时间:2012/8/8

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