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PHP Socket 編程進階指南

阿新 • • 發佈：2018-07-11
die article create == erro let toc p地址 ast

socket函數只是PHP擴展的一部分，編譯PHP時必須在配置中添加 --enable-sockets 配置項來啟用。

如果自帶的PHP沒有編譯scokets擴展，可以下載相同版本的源碼，進入ext/sockets使用phpize編譯安裝。

socket系列函數

socket服務端/客戶端流程：
技術分享圖片

圖中所示流程在任何編程語言裏都是通用的。

server端

接下來我們寫一個簡單的單進程TCP服務器：

socket_tcp_server.php

<?php 
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: 公眾號: 飛鴻影的博客(fhyblog)
 * Date: 2018/6/23
 */
 
//參數domain: AF_INET,AF_INET6,AF_UNIX
//參數type: SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM
//參數protocol: SOL_TCP,SOL_UDP
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP); 
if(!$socket) die("create server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");

//綁定
$ret = socket_bind($socket, "0.0.0.0", 9201);
if(!$ret) die("bind server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");

//監聽
$ret = socket_listen($socket, 2);
if(!$ret) die("listen server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");
echo "waiting client...\n";

while(1){
    //阻塞等待客戶端連接
    $conn = socket_accept($socket);
    if(!$conn){
        echo "accept server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n";
        break;
    }

    echo "client connect succ.\n";

    parseRecv($conn);
}

/**
* 解析客戶端消息
* 協議：換行符(\n)
*/
function parseRecv($conn)
{
    //循環讀取消息
    $recv = ‘‘; //實際接收到的消息
    while(1){
        $buffer = socket_read($conn, 100); //每次讀取100byte
        if($buffer === false || $buffer === ‘‘){
            echo "client closed\n";
            socket_close($conn); //關閉本次連接
            break;
        }

        //解析單次消息，協議：換行符
        $pos = strpos($buffer, "\n");
        if($pos === false){ //消息未讀取完畢，繼續讀取
            $recv .= $buffer;
        }else{ //消息讀取完畢
            $recv .= trim(substr($buffer, 0, $pos+1)); //去除換行符及空格

            //客戶端主動端口連接
            if($recv == ‘quit‘){
                echo "client closed\n";
                socket_close($conn); //關閉本次連接
                break;
            }

            echo "recv: $recv \n";
            socket_write($conn, "$recv \n"); //發送消息

            $recv = ‘‘; //清空消息，準備下一次接收
        }
    }
}

socket_close($socket);

說明：例子裏我們先創建了一個TCP server，然後循環等待客戶端連接。收到客戶端連接後，循環解析來自客戶端的消息。

例子裏使用\n作為消息結束符，如果一次沒有接收到完整消息，就循環讀取，直到遇到結束符；讀取完一條完整消息後，向客戶端發送收到的消息，然後清空消息，準備下一次接收。

我們在命令行裏運行服務端：

$ php socket_tcp_server.php 
waiting client...

新開終端使用telnet連接：

$ telnet 127.0.0.1 9201
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is ‘^]‘.
hello Server!

我們發送了一條消息，服務端這邊會收到：

client connect succ.
recv: hello Server!

接下來，我們使用socket寫一個自己的tcp客戶端。

client端

下面的例子很簡單，創建客戶端，連接服務端，發送消息，讀取完後就結束了。

socket_tcp_client.php

<?php 
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: 公眾號: 飛鴻影的博客(fhyblog)
 * Date: 2018/6/23
 */
 
//創建連接
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP); 
if(!$socket) die("create server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");

//連接server
$ret = socket_connect($socket, "127.0.0.1", 9201);
if(!$ret) die("client connect fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");

//發送消息
socket_write($socket, "hello, I‘m client!\n");

//讀取消息
$buffer = socket_read($socket, 1024);
echo "from server: $buffer\n";

//關閉連接
socket_close($socket);

我們先在原來的telnet終端頁面輸入quit退出連接，因為此時我們的服務端還只能接受一個客戶端連接。然後運行自己寫的客戶端：

$ php socket_tcp_client.php 
from server: hello, I‘m client!

socket_select

上面的例子裏，我們的tcp服務端僅能接受一個客戶端連接。怎麽能做到支持多個客戶端連接呢？常用的有：

  • 多進程
  • 多線程
  • I/O復用，使用select、poll、epoll等技術
  • 多進程+I/O復用

本節裏我們使用第三種方法，即I/O復用。技術實現層面則是使用PHP提供的socket_select系統調用來實現。

I/O復用使得程序能同時監聽多個文件描述符。實現I/O復用的系統調用主要的有select、poll、epoll。

接下來看實例：

socket_select.php

<?php 
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: 公眾號: 飛鴻影的博客(fhyblog)
 * Date: 2018/6/23
 */

$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP); 
if(!$socket) die("create server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");

//綁定
$ret = socket_bind($socket, "0.0.0.0", 9201);
if(!$ret) die("bind server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");

//監聽
$ret = socket_listen($socket, 2);
if(!$ret) die("listen server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n");
echo "waiting client...\n";

$clients = [$socket];
$recvs = [];

while(1){

    $read = $clients; //拷貝一份，socket_select會修改$read
    $ret = @socket_select($read, $write = NULL, $except = NULL,0);
    if($ret === false){
        break;
    }

    foreach ($read as $k=>$client) {

        //新連接
        if($client === $socket){
            //阻塞等待客戶端連接
            $conn = socket_accept($socket);
            if(!$conn){
                echo "accept server fail:".socket_strerror(socket_last_error())."\n";
                break;
            }
            $clients[] = $conn;

            echo "client connect succ. fd: ".$conn."\n";

            //獲取客戶端IP地址
            socket_getpeername($conn, $addr, $port);
            echo "client addr: $addr:$port\n";

            //獲取服務端IP地址
            socket_getsockname($conn, $addr, $port);
            echo "server addr: $addr:$port\n";

            // print_r($clients);
            echo "total: ".(count($clients)-1)." client\n";
        }else{
            //註意：後續使用$client而不是$conn
            if (!isset($recvs[$k]) ) $recvs[$k] = ‘‘; //兼容可能沒有值的情況

            $buffer = socket_read($client, 100); //每次讀取100byte
            if($buffer === false || $buffer === ‘‘){
                echo "client closed\n";
                unset($clients[array_search($client, $clients)]); //unset
                socket_close($client); //關閉本次連接
                break;
            }

            //解析單次消息，協議：換行符
            $pos = strpos($buffer, "\n");
            if($pos === false){ //消息未讀取完畢，繼續讀取
                $recvs[$k] .= $buffer;
            }else{ //消息讀取完畢
                $recvs[$k] .= trim(substr($buffer, 0, $pos+1)); //去除換行符及空格

                //客戶端主動端口連接
                if($recvs[$k] == ‘quit‘){
                    echo "client closed\n";
                    unset($clients[array_search($client, $clients)]); //unset
                    socket_close($client); //關閉本次連接
                    break;
                }

                echo "recv:".$recvs[$k]."\n";
                socket_write($client, $recvs[$k]."\n"); //發送消息

                $recvs[$k] = ‘‘;
            }
        }
    }   
}
socket_close($socket);

我們先使用Crtl+C關閉上一次運行的TCP server，然後運行新寫的server：

php socket_select.php
waiting client...

新開終端telnet客戶端：

telnet 127.0.0.1 9201
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is ‘^]‘.
hello world
hello world

再打開終端新開一個telnet客戶端，我們來看服務端的輸出：

client connect succ. fd: Resource id #5
client addr: 127.0.0.1:60065
server addr: 127.0.0.1:9201
total: 1 client
recv:hello server!

client connect succ. fd: Resource id #6
client addr: 127.0.0.1:60069
server addr: 127.0.0.1:9201
total: 2 client
recv:hello world

此時我們的服務端就不受客戶端連接數限制了。

註意點：
1、使用了socket_select後，解析消息的地方不能再是死循環，否則造成阻塞。

select 函數監視的文件描述符分為3類，分別是 writefds, readfds, exceptfds，調用之後select函數就會阻塞，直到有文件描述符就緒（有數據可讀，可寫或者except），或者超時（timeout指定等待時間，如果立即返回設為null即可），函數返回；當select函數返回之後，可以通過遍歷 fdset來找到就緒的描述符。

2、socket系統調用最大支持1024個客戶端連接，如果需要更大的客戶端連連，則需要使用poll、epoll等技術。本文不做講解。

socket_set_option

該函數用來設置socket選項，比如設置端口復用。函數原型：

bool socket_set_option ( resource $socket , int $level , int $optname , mixed $optval )

示例：

socket_set_option($socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1); //復用端口

該小節不是本文重點，該函數大家了解即可，需要設置的時候能知道怎麽調用。順便提一下，端口復用技術是用來解決"驚群"問題的，大家感興趣可以看看博文：Linux網絡編程“驚群”問題總結 -
https://www.cnblogs.com/Anker/p/7071849.html 。

函數參考

這些PHP官方手冊裏都有，貼出來供大家快速查閱。

socket_accept() 接受一個Socket連接
socket_bind() 把socket綁定在一個IP地址和端口上
socket_clear_error() 清除socket的錯誤或者最後的錯誤代碼
socket_close() 關閉一個socket資源
socket_connect() 開始一個socket連接
socket_create_listen() 在指定端口打開一個socket監聽
socket_create_pair() 產生一對沒有區別的socket到一個數組裏
socket_create() 產生一個socket，相當於產生一個socket的數據結構
socket_get_option() 獲取socket選項
socket_getpeername() 獲取遠程類似主機的ip地址
socket_getsockname() 獲取本地socket的ip地址
socket_iovec_add() 添加一個新的向量到一個分散/聚合的數組
socket_iovec_alloc() 這個函數創建一個能夠發送接收讀寫的iovec數據結構
socket_iovec_delete() 刪除一個已經分配的iovec
socket_iovec_fetch() 返回指定的iovec資源的數據
socket_iovec_free() 釋放一個iovec資源
socket_iovec_set() 設置iovec的數據新值
socket_last_error() 獲取當前socket的最後錯誤代碼
socket_listen() 監聽由指定socket的所有連接
socket_read() 讀取指定長度的數據
socket_readv() 讀取從分散/聚合數組過來的數據
socket_recv() 從socket裏結束數據到緩存
socket_recvfrom() 接受數據從指定的socket，如果沒有指定則默認當前socket
socket_recvmsg() 從iovec裏接受消息
socket_select() 多路選擇
socket_send() 這個函數發送數據到已連接的socket
socket_sendmsg() 發送消息到socket
socket_sendto() 發送消息到指定地址的socket
socket_set_block() 在socket裏設置為塊模式
socket_set_nonblock() socket裏設置為非塊模式
socket_set_option() 設置socket選項
socket_shutdown() 這個函數允許關閉讀、寫、或者指定的socket
socket_strerror() 返回指定錯誤號的詳細錯誤
socket_write() 寫數據到socket緩存
socket_writev() 寫數據到分散/聚合數組

其中socket裏的write read、writev readv、recv `send、recvfrom sendto、recvmsg sendmsg五組 I/O 函數可以參考：https://blog.csdn.net/yangbingzhou/article/details/45221649

stream_socket系列函數

stream_socket系列函數相當於是socket函數的進一步封裝。使用該系類函數能簡化我們的編碼。

stream_socket_server和stream_socket_accept返回的句柄可以由fgets() , fgetss() , fwrite() , fclose() 以及feof() 函數調用。

server端

我們先看一下函數原型。

stream_socket_server：

resource stream_socket_server ( string $local_socket [, int &$errno [, string &$errstr [, int $flags = STREAM_SERVER_BIND | STREAM_SERVER_LISTEN [, resource $context ]]]] )

如果是udp服務，flags指定為STREAM_SERVER_BIND。 另外，$context由stream_context_create創建，例如：

$context_option[‘socket‘][‘so_reuseport‘] = 1;//端口復用
$context = stream_context_create($context_option);

stream_socket_accept：

resource stream_socket_accept ( resource $server_socket [, float $timeout = ini_get("default_socket_timeout") [, string &$peername ]] )

接下來我們使用stream_socket_系列函數寫一個tcp server。

tcp server

示例：
stream_socket_server.php

<?php 
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: 公眾號: 飛鴻影的博客(fhyblog)
 * Date: 2018/6/23
 */

$socket = stream_socket_server ("tcp://0.0.0.0:9201", $errno, $errstr, STREAM_SERVER_BIND | STREAM_SERVER_LISTEN);
if (false === $socket ) {
    echo "$errstr($errno)\n";
    exit();
}

while(1){
    echo "waiting client...\n";

    $conn = stream_socket_accept($socket, -1);
    if (false === $socket ) {
        exit("accept error\n");
    }

    echo "new Client! fd:".intval($conn)."\n";

    while(1){
        $buffer = fread($conn, 1024);

        //非正常關閉
        if(false === $buffer){
            echo "fread fail\n";
            break;
        }

        $msg = trim($buffer, "\n\r");

        //強制關閉
        if($msg == "quit"){
            echo "client close\n";
            fclose($conn);
            break;
        }

        echo "recv: $msg\n";
        fwrite($conn, "recv: $msg\n");
    }
}

fclose($socket);

代碼相比使用純socket函數少了很多。

運行：

$ php stream_socket_server.php 
waiting client...
new Client! fd:6
recv: hello

客戶端使用telnet：

$ telnet 127.0.0.1 9201
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is ‘^]‘.
hello
recv: hello

udp server

udp服務端不需要listen操作。

<?php 
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: 公眾號: 飛鴻影的博客(fhyblog)
 * Date: 2018/6/23
 */

$socket = stream_socket_server ("udp://0.0.0.0:9201", $errno, $errstr, STREAM_SERVER_BIND);
if (false === $socket ) {
    echo "$errstr($errno)\n";
    exit();
}

while(1){
    // $buffer = fread($socket, 1024);
    $buffer = stream_socket_recvfrom($socket, 1024, 0, $addr);
    echo $addr;

    //非正常關閉
    if(false === $buffer){
        echo "fread fail\n";
        break;
    }

    $msg = trim($buffer, "\n\r");

    //強制關閉
    if($msg == "quit"){
        echo "client close\n";
        fclose($socket);
        break;
    }

    echo "recv: $msg\n";
    // fwrite($socket, "recv: $msg\n");
    stream_socket_sendto($socket, "recv: $msg\n", 0, $addr);
}

運行：

$ php stream_socket_server_udp.php 
127.0.0.1:43172recv: hello

客戶端使用 netcat：

netcat -u 127.0.0.1 9201
hello
recv: hello
quit

如果沒有netcat需要安裝：

sudo apt-get install netcat

客戶端

上面我們都是用的telnet和netcat來連接服務端，接下來我們使用stream_socket_系列函數編寫tcp/udp客戶端。

簡單示例

stream_socket系列函數寫client非常簡單：

<?php

$client = stream_socket_client("tcp://127.0.0.1:9201", $errno, $erstr);
if(!$client) die("err");

fwrite($client, "a");
while(1){
    $rec = fread($client, 1024);
    echo $rec."\n";
}

udp客戶端僅需要修改tcp為udp。

stream_select

stream系列函數使用stream_select實現I/O復用，本質都是select系統調用。

接下來我們寫兩個示例，第一個示例和上面使用socket_select實現的類似，第二個則是監聽了客戶端讀寫事件，從而實現了類似telnet的功能，相信大家會感興趣的。

同時監聽socket和連接socket

使用stream_select可以實現IO復用，使得單進程程序也能支持同時處理多個客戶端連接。示例：

<?php 
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: 公眾號: 飛鴻影的博客(fhyblog)
 * Date: 2018/6/23
 */

$socket = stream_socket_server ("tcp://0.0.0.0:9201", $errno, $errstr, STREAM_SERVER_BIND | STREAM_SERVER_LISTEN);
if (false === $socket ) {
    echo "$errstr($errno)\n";
    exit();
}

$clients = [$socket];
echo "waiting client...\n";

while(1){
    $read = $clients;
    $ret = stream_select($read, $w, $e, 0);
    if(false === $ret){
        break;
    }

    foreach($read as $client){
        if($client == $socket){ //新客戶端
            $conn = stream_socket_accept($socket, -1);
            if (false === $socket ) {
                exit("accept error\n");
            }
        
            echo "new Client! fd:".intval($conn)."\n";

            $clients[] = $conn;
        }else{
            $buffer = fread($client, 1024);//註意，使用$client而不是$conn

            //非正常關閉
            if(false === $buffer){
                echo "fread fail\n";
                $key = array_search($client, $clients);
                unset($clients[$key]);
                break;
            }

            $msg = trim($buffer, "\n\r");

            //強制關閉
            if($msg == "quit"){
                echo "client close\n";
                $key = array_search($client, $clients);
                unset($clients[$key]);
                fclose($client);
                break;
            }

            echo "recv: $msg\n";
            fwrite($conn, "recv: $msg\n");
        }
    }
}

fclose($socket);

運行服務端並隨後運行telnet客戶端：

$ php stream_select.php 
waiting client...
new Client! fd:6
recv: ww
new Client! fd:7
recv: kkk

可以同時支持多個客戶端。從例子可以看出來，stream_select和socket_select用法相同。

同時處理網絡連接和用戶輸入

下面的例子使用stream_select實現了客戶端程序運行後，支持命令行界面手動實時輸入與服務端進程交互：

<?php
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: 公眾號: 飛鴻影的博客(fhyblog)
 * Date: 2018/6/23
 */

$socket = stream_socket_client("tcp://127.0.0.1:9201", $errno, $erstr);
if(!$socket) die("err");

$clients = [$socket, STDIN];

fwrite(STDOUT, "ENTER MSG:");

while(1){
    $read = $clients;
    $ret = stream_select($read, $w, $e, 0);
    if(false === $ret){
        exit("stream_select err\n");
    }

    foreach($read as $client){
        if($client == $socket){
            $msg = stream_socket_recvfrom($socket, 1024);
            echo "\nRecv: {$msg}\n";
            fwrite(STDOUT, "ENTER MSG:");
        }elseif($client == STDIN){
            $msg = trim(fgets(STDIN));
            if($msg == ‘quit‘){ //必須trim此處才會相等
                exit("quit\n");
            }
            
            fwrite($socket, $msg);
            fwrite(STDOUT, "ENTER MSG:");
        }
    }
}

例子裏，我們把$socket和STDIN使用stream_select監聽文件描述符的變化情況，當有文件描述符就緒，函數會返回，從而執行我們邏輯代碼。

先運行tcp服務端程序stream_select.php，然後運行該客戶端程序：

$ php tcp_client_select.php 
ENTER MSG:hello!
ENTER MSG:
Recv: recv: hello!

ENTER MSG:

程序一直會等待我們的輸入，除非輸入quit退出。

函數參考

stream_socket_server() - 創建server
stream_socket_accept() - 接受由 stream_socket_server創建的socket連接
stream_socket_get_name() - 獲取本地或者遠程的套接字名稱
stream_set_blocking() - 為資源流設置阻塞或者阻塞模式
stream_set_timeout() - 為資源流設置超時
stream_socket_client() - 創建client

stream_select() - select系統調用，實現IO多路選擇
stream_socket_shutdown() - 這個函數允許關閉讀、寫、或者指定的socket
stream_socket_recvfrom() - 
stream_socket_sendto() -

總結

本文主要和大家講解了 PHP Socket 編程相關知識。通過學習本文，大家學到了如下內容：

  • 熟悉 socket 系列函數使用
  • 熟悉 stream_socket 系列函數使用
  • 熟悉 I/O 復用
  • 如何使用 socket 系列函數實現 TCP 服務端和客戶端
  • 如何使用 socket_select 實現 I/O 多路復用
  • 如何使用 stream_socket 系列函數實現TCP服務端和客戶端
  • 如何使用 stream_select 實現 I/O 多路復用

也給大家留一個問題：

如何基於PHP多進程Master-Worker模型實現支持I/O復用的TCP server？

PHP Socket 編程進階指南

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