Reactor+Manager+Worker 多进程 VS 单线程协程优缺点

在 Mix V2.1 之前的版本一直采用与现在主流的 Swoole 框架一样基于多进程 Swoole\Server 开发,V2.1 开始 Mix 全部基于 Swoole 的 Coroutine/Server 开发 (单线程协程),让 Server 也可使用完全同步的编程方式,底层自动实现异步IO。

Reactor+Manager+Worker 多进程优缺点

Master+Worker 的进程模型是一种应用广泛的传统模型,像 Nginx、PHP-FPM 均采用这种模型,但 Swoole 的模型中多了一个 Manager 进程。

优点:

  • 可自行重启: Reactor+Manager+Worker 进程架构最大的优点就是,当 Worker 出现任何异常,无需借助第三方 (如:supervisor、pm2) 即可由程序本身的 Manager 进程重启一个 Worker 进程。
  • 可利用多CPU: 由于是多进程模型,Worker 进程执行在多个CPU中,因此可利用到多核。
  • 阻塞影响小: 因为 Reactor 多线程负责连接处理,而多个 Worker 进程负责执行 PHP 代码,因此单个 Worker 的阻塞IO并不会影响其他请求 (协程模式,会影响到分配到该进程但没有执行完成的请求)

缺点:

  • 编码复杂、不够灵活: Swoole\Server 在启动前与启动后 class 的属性操作的作用域,对不熟悉的用户非常不友好,容易掉坑,难以理解。处理一些全局业务时需要跨进程处理,带来并发安全锁的问题,且无法同时启动多个 Server 或者自由的在代码中随意启动停止 Server。
  • 平滑shutdown困难: 由于程序执行在很多个 Worker 进程中,如果存在耗时任务,多进程模型很难精细的控制每个子进程执行完管道的全部请求,然后平滑有序的退出所有进程,Swoole\Server 虽然提供了 异步安全重启特性 但是大部分框架是没有处理 onWorkerExit 的,用户也很难在框架基础上扩展。

单线程协程优缺点

单线程模型在新创软件领域非常流行,像 Redis、Node.js 都是单线程模型,而优缺点刚好与 Reactor+Manager+Worker 相反,但是 Mix 针对这些缺点提供了解决方案。

缺点:

  • 无法自行重启: Mix V2.1 这个问题普遍存在于所有单进程程序中,包括 Golang、Node.js 开发的程序,在出现致命异常时都会导致进程退出,由于是单进程所以无法自行重启,都需要借助第三方 (如:supervisor、pm2)
  • 无法利用多CPU: 由于是单进程模型,执行在一个CPU中,因此和 Node.js 一样无法利用多核 (使用 docker 部署则无此问题)。
  • 阻塞影响大: 单进程模型由于 Server 与业务逻辑一同执行在单个进程内,因此当遇到阻塞IO时,所有请求处理都会一起阻塞,导致响应时间变长,长时间的阻塞还会导致服务无法接收新的请求,Swoole 虽然 Hook 了大量的阻塞IO能支持协程,但还是有许多扩展是无法支持的,因此该问题最为突出。

优点:

  • 编码简单、灵活: 由于是单进程单线程模型,加上 Server 全部基于 Swoole 的 Coroutine/Server 开发,完全同步的编程方式,因此代码非常简单易懂。也没有了多进程带来的:跨进程对象属性分歧问题,并发安全锁问题,Server 也可随意启动 N 个、随意停止。
  • 平滑shutdown简单: 单线程模型,处理信号只需处理一个进程,退出也只需处理一个进程,由于是同步编程方式,退出的处理逻辑也非常简单易懂。

对缺点的解决方案

通过上面分析可以得出结论:单线程更加简单灵活,但是最大的缺点就是阻塞问题,和多CPU利用问题,Mix V2.1 如何解决这些问题:

  • 多CPU利用: 与 Node.js 解决该问题的方法一样,通过多开进程来解决多CPU利用问题,由于同一个端口只能被一个程序绑定,因此多开只能绑定不同端口,势必增加了反向代理的复杂度,但在 Linux v3.10 或更高版本内核中加入了端口复用功能,Mix 内置的 Server 只需启动时增加 -r 参数即可在 Linux 中多开端口复用,达到与 Node.js 类似的解决多CPU利用的效果,查看范例
  • 阻塞: 单进程单线程模型中要彻底解决 PHP 历史遗留的阻塞IO问题,只能通过把阻塞代码集中放入到其他一个或者多个进程中去执行,类似 Swoole 的 Task,不同的是 Mix 获取执行结果是同步编程方式,Mix 会封装一个同步执行器,在代码中调用同步执行器传入一个闭包,闭包中包含阻塞IO调用代码,调用后同步获取结果(协程方式),该闭包的代码将通过 unixsocket 的方式传递到同步执行器的进程执行,执行完成后回传结果。该同步执行器进程与其他 Server 一样可自行添加代码,可在启动时增加 -r 参数端口复用多开,Mix 通过这种方式将阻塞代码集中在同步执行器进程中执行,彻底避免阻塞带来的影响。

解决这些问题后,综合考量单线程协程显然更加符合 Mix 短小精悍、简单易用的定位,Mix V2.1 是截止现在唯一全面使用 Coroutine/Server 的框架。

Reactor+Manager+Worker 多进程 VS 单线程协程优缺点
标签: