PHP高級編程之消息隊列原理與實現方法詳解

 更新時間:2020年01月10日 11:19:07   作者:luyaran   我要評論
這篇文章主要介紹了PHP高級編程之消息隊列原理與實現方法,結合實例形式詳細分析了PHP消息隊列相關概念、原理、使用場景及相關操作注意事項,需要的朋友可以參考下

本文實例講述了PHP高級編程之消息隊列原理與實現方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

1. 什么是消息隊列

消息隊列(英語:Message queue)是一種進程間通信或同一進程的不同線程間的通信方式

2. 為什么使用消息隊列

消息隊列技術是分布式應用間交換信息的一種技術。消息隊列可駐留在內存或磁盤上,隊列存儲消息直到它們被應用程序讀出。通過消息隊列,應用程序可獨立地執行,它們不需要知道彼此的位置、或在繼續執行前不需要等待接收程序接收此消息。

3. 什么場合使用消息隊列

你首先需要弄清楚,消息隊列與遠程過程調用的區別,在很多讀者咨詢我的時候,我發現他們需要的是RPC(遠程過程調用),而不是消息隊列。

消息隊列有同步或異步實現方式,通常我們采用異步方式使用消息隊列,遠程過程調用多采用同步方式。

MQ與RPC有什么不同? MQ通常傳遞無規則協議,這個協議由用戶定義并且實現存儲轉發;而RPC通常是專用協議,調用過程返回結果。

4. 什么時候使用消息隊列

同步需求,遠程過程調用(PRC)更適合你。

異步需求,消息隊列更適合你。

目前很多消息隊列軟件同時支持RPC功能,很多RPC系統也能異步調用。

消息隊列用來實現下列需求

① 存儲轉發

② 分布式事務

③ 發布訂閱

④ 基于內容的路由

⑤ 點對點連接

5. 誰負責處理消息隊列

通常的做法,如果小的項目團隊可以有一個人實現,包括消息的推送,接收處理。如果大型團隊,通常是定義好消息協議,然后各自開發各自的部分,例如一個團隊負責寫推送協議部分,另一個團隊負責寫接收與處理部分。

那么為什么我們不講消息隊列框架化呢?

框架化有幾個好處:

① 開發者不用學習消息隊列接口
② 開發者不需要關心消息推送與接收
③ 開發者通過統一的API推送消息
④ 開發者的重點是實現業務邏輯功能

6. 怎么實現消息隊列框架

下面是作者開發的一個SOA框架,該框架提供了三種接口,分別是SOAP,RESTful,AMQP(RabbitMQ),理解了該框架思想,你很容易進一步擴展,例如增加XML-RPC, ZeroMQ等等支持。

https://github.com/netkiller/SOA

本文只講消息隊列框架部分。

6.1. 守護進程

消息隊列框架是本地應用程序(命令行程序),我們為了讓他在后臺運行,需要實現守護進程。

https://github.com/netkiller/SOA/blob/master/bin/rabbitmq.php

每個實例處理一組隊列,實例化需要提供三個參數,$queueName = '隊列名', $exchangeName = '交換名', $routeKey = '路由'

$daemon = new \framework\RabbitDaemon($queueName = 'email', $exchangeName = 'email', $routeKey = 'email');

守護進程需要使用root用戶運行,運行后會切換到普通用戶,同時創建進程ID文件,以便進程停止的時候使用。

守護進程核心代碼https://github.com/netkiller/SOA/blob/master/system/rabbitdaemon.class.php

6.2. 消息隊列協議

消息協議是一個數組,將數組序列化或者轉為JSON推送到消息隊列服務器,這里使用json格式的協議。

$msg = array(
    'Namespace'=>'namespace',
    "Class"=>"Email",
    "Method"=>"smtp",
    "Param" => array(
        $mail, $subject, $message, null
    )
);

序列化后的協議

{"Namespace":"single","Class":"Email","Method":"smtp","Param":["[email protected]","Hello"," TestHelloWorld",null]}

使用json格式是考慮到通用性,這樣推送端可以使用任何語言。如果不考慮兼容,建議使用二進制序列化,例如msgpack效率更好。

6.3. 消息隊列處理

消息隊列處理核心代碼

https://github.com/netkiller/SOA/blob/master/system/rabbitmq.class.php

所以消息的處理在下面一段代碼中進行

$this->queue->consume(function($envelope, $queue) {
    $speed = microtime(true);
    $msg = $envelope->getBody();
    $result = $this->loader($msg);
    $queue->ack($envelope->getDeliveryTag()); //手動發送ACK應答
    //$this->logging->info(''.$msg.' '.$result)
    $this->logging->debug('Protocol: '.$msg.' ');
    $this->logging->debug('Result: '. $result.' ');
    $this->logging->debug('Time: '. (microtime(true) - $speed) .'');
});

public function loader($msg = null) 負責拆解協議,然后載入對應的類文件,傳遞參數,運行方法,反饋結果。

Time 可以輸出程序運行所花費的時間,對于后期優化十分有用。

提示

loader() 可以進一步優化,使用多線程每次調用loader將任務提交到線程池中,這樣便可以多線程處理消息隊列。

6.4. 測試

測試代碼 https://github.com/netkiller/SOA/blob/master/test/queue/email.php

<?php
$queueName = 'example';
$exchangeName = 'email';
$routeKey = 'email';
$mail = $argv[1];
$subject = $argv[2];
$message = empty($argv[3]) ? 'Hello World!' : ' '.$argv[3];
$connection = new AMQPConnection(array(
    'host' => '192.168.4.1',
    'port' => '5672',
    'vhost' => '/',
    'login' => 'guest',
    'password' => 'guest'
    ));
$connection->connect() or die("Cannot connect to the broker!\n");
$channel = new AMQPChannel($connection);
$exchange = new AMQPExchange($channel);
$exchange->setName($exchangeName);
$queue = new AMQPQueue($channel);
$queue->setName($queueName);
$queue->setFlags(AMQP_DURABLE);
$queue->declareQueue();
$msg = array(
    'Namespace'=>'namespace',
    "Class"=>"Email",
    "Method"=>"smtp",
    "Param" => array(
        $mail, $subject, $message, null
    )
);
$exchange->publish(json_encode($msg), $routeKey);
printf("[x] Sent %s \r\n", json_encode($msg));
$connection->disconnect();

這里只給出了少量測試與演示程序,如有疑問請到瀆者群,或者公眾號詢問。

7. 多線程

上面消息隊列 核心代碼如下

$this->queue->consume(function($envelope, $queue) {
    $msg = $envelope->getBody();
    $result = $this->loader($msg);
    $queue->ack($envelope->getDeliveryTag());
});

這段代碼生產環境使用了半年,發現效率比較低。有些業務場入隊非?,但處理起來所花的時間就比較長,容易出現隊列堆積現象。

增加多線程可能更有效利用硬件資源,提高業務處理能力。代碼如下

<?php
namespace framework;
require_once( __DIR__.'/autoload.class.php' );
class RabbitThread extends \Threaded {
    private $queue;
    public $classspath;
    protected $msg;
    public function __construct($queue, $logging, $msg) {
        $this->classspath = __DIR__.'/../queue';
        $this->msg = $msg;
        $this->logging = $logging;
        $this->queue = $queue;
    }
    public function run() {
        $speed = microtime(true);
        $result = $this->loader($this->msg);
        $this->logging->debug('Result: '. $result.' ');
        $this->logging->debug('Time: '. (microtime(true) - $speed) .'');
    }
    // private
    public function loader($msg = null){
        $protocol     = json_decode($msg,true);
        $namespace    = $protocol['Namespace'];
        $class         = $protocol['Class'];
        $method     = $protocol['Method'];
        $param         = $protocol['Param'];
        $result     = null;
        $classspath = $this->classspath.'/'.$this->queue.'/'.$namespace.'/'.strtolower($class) . '.class.php';
        if( is_file($classspath) ){
            require_once($classspath);
            //$class = ucfirst(substr($request_uri, strrpos($request_uri, '/')+1));
            if (class_exists($class)) {
                if(method_exists($class, $method)){
                    $obj = new $class;
                    if (!$param){
                        $tmp = $obj->$method();
                        $result = json_encode($tmp);
                        $this->logging->info($class.'->'.$method.'()');
                    }else{
                        $tmp = call_user_func_array(array($obj, $method), $param);
                        $result = (json_encode($tmp));
                        $this->logging->info($class.'->'.$method.'("'.implode('","', $param).'")');
                    }
                }else{
                    $this->logging->error('Object '. $class. '->' . $method. ' is not exist.');
                }
            }else{
                $msg = sprintf("Object is not exist. (%s)", $class);
                $this->logging->error($msg);
            }
        }else{
            $msg = sprintf("Cannot loading interface! (%s)", $classspath);
            $this->logging->error($msg);
        }
        return $result;
    }
}
class RabbitMQ {
    const loop = 10;
    protected $queue;
    protected $pool;
    public function __construct($queueName = '', $exchangeName = '', $routeKey = '') {
        $this->config = new \framework\Config('rabbitmq.ini');
        $this->logfile = __DIR__.'/../log/rabbitmq.%s.log';
        $this->logqueue = __DIR__.'/../log/queue.%s.log';
        $this->logging = new \framework\log\Logging($this->logfile, $debug=true);
 //.H:i:s
        $this->queueName    = $queueName;
        $this->exchangeName    = $exchangeName;
        $this->routeKey        = $routeKey;
        $this->pool = new \Pool($this->config->get('pool')['thread']);
    }
    public function main(){
        $connection = new \AMQPConnection($this->config->get('rabbitmq'));
        try {
            $connection->connect();
            if (!$connection->isConnected()) {
                $this->logging->exception("Cannot connect to the broker!"
.PHP_EOL);
            }
            $this->channel = new \AMQPChannel($connection);
            $this->exchange = new \AMQPExchange($this->channel);
            $this->exchange->setName($this->exchangeName);
            $this->exchange->setType(AMQP_EX_TYPE_DIRECT); //direct類型
            $this->exchange->setFlags(AMQP_DURABLE); //持久�?
            $this->exchange->declareExchange();
            $this->queue = new \AMQPQueue($this->channel);
            $this->queue->setName($this->queueName);
            $this->queue->setFlags(AMQP_DURABLE); //持久�?
            $this->queue->declareQueue();
            $this->queue->bind($this->exchangeName, $this->routeKey);
            $this->queue->consume(function($envelope, $queue) {
                $msg = $envelope->getBody();
                $this->logging->debug('Protocol: '.$msg.' ');
                //$result = $this->loader($msg);
                $this->pool->submit(new RabbitThread($this->queueName,
new \framework\log\Logging($this->logqueue, $debug=true), $msg));
                $queue->ack($envelope->getDeliveryTag());
            });
            $this->channel->qos(0,1);
        }
        catch(\AMQPConnectionException $e){
            $this->logging->exception($e->__toString());
        }
        catch(\Exception $e){
            $this->logging->exception($e->__toString());
            $connection->disconnect();
            $this->pool->shutdown();
        }
    }
    private function fault($tag, $msg){
        $this->logging->exception($msg);
        throw new \Exception($tag.': '.$msg);
    }
    public function __destruct() {
    }
}

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