本篇文章為大家展示了Swoole4.4中怎么實現(xiàn)協(xié)程搶占式調(diào)度器,內(nèi)容簡明扼要并且容易理解,絕對能使你眼前一亮,通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。
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去年Swoole
推出了4.0
版本后,完整的支持PHP
協(xié)程,我們可以基于協(xié)程實現(xiàn)CSP
編程,身邊的開發(fā)者驚呼,原來PHP代碼還可以這樣寫。Swoole
的協(xié)程默認(rèn)是基于IO調(diào)度,程序中有阻塞會自動讓出當(dāng)前協(xié)程,協(xié)程的各種優(yōu)勢我們不在這里展開討論。如果是IO
密集型的場景,可以表現(xiàn)得很不錯。但是對于CPU
密集型的場景,會導(dǎo)致一些協(xié)程因為得不到CPU
時間片被餓死。
搶占式調(diào)度
我們在今年年初就計劃實現(xiàn)Swoole
的搶占式調(diào)度,以滿足實現(xiàn)有些場景下的不均衡調(diào)度帶來的問題。我們中間經(jīng)歷了幾個版本,在這里和大家分享一下開發(fā)過程中的動機和解決辦法。
我們目的是為了均衡調(diào)度每個協(xié)程的CPU
時間,比如協(xié)程3需要比較長的執(zhí)行時間,我們必須把協(xié)程3的CPU
時間主動中斷,而不依賴IO
事件,使得每個協(xié)程得到平均的執(zhí)行時間。
起初,我們的想法是可以從PHP
的循環(huán)中自動檢測執(zhí)行實踐,若達(dá)到限制,可以自動讓出當(dāng)前協(xié)程。因為畢竟很少有人一馬平川的寫出占用很多CPU
的代碼,大都通過循環(huán)條件來控制。我們hook
循環(huán)指令,每次執(zhí)行循環(huán)指令的時候,都來檢查協(xié)程的執(zhí)行時間,我們很欣喜的得到了最初的版本。但是這樣做比較hack,而且opcode
經(jīng)過opcache
優(yōu)化后,情況會變得有些復(fù)雜。
后來我們使用PHP
的ticks
機制,也就是在PHP
代碼編譯期間,注入ticks
指令,可以執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù),我們可以在這些函數(shù)中檢測處理協(xié)程的時間,達(dá)到搶占式的效果,但是這里有一個問題,PHP
的declare(ticks=N)
語法,只對當(dāng)前腳本范圍有效,也就是說項目稍微大點,require
或者include
進來的腳本,并不會自動注入ticks
指令,這樣Swoole
開發(fā)者幾乎是無法接受的。我們也試圖給PHP
官方提一個PR,可以在擴展層設(shè)置一個全局默認(rèn)的ticks
,但是官方不愿意采納我們的提交,因為官方覺得這個功能對性能損耗比較大,而且有可能在PHP8
移除這個功能。其實經(jīng)過實測這個性能損耗并不大,而且我們已經(jīng)在生產(chǎn)環(huán)境驗證,并取得了顯著的效果,即可以讓出某些CPU
密集的邏輯部分,使得服務(wù)整個相應(yīng)時間更加均衡。
下圖是我們生產(chǎn)環(huán)境一個RPC接口的調(diào)用端統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比,客戶端等待超時時間為2s,超時則統(tǒng)計為錯誤。
左邊一側(cè)是沒有搶占式調(diào)度,右側(cè)是開了搶占式調(diào)度,可以發(fā)現(xiàn),左側(cè)總是會有偶爾超時情況,而經(jīng)過優(yōu)化之后,沒有一個超時的請求,請求響應(yīng)時間非常平滑,提升了服務(wù)的穩(wěn)定性。
可以從上圖看出,由于搶占式調(diào)度的加入,去除了請求耗時高的毛刺,使得平均請求時間變得更加平滑,穩(wěn)定。
想要做搶占式調(diào)度,對于PHP
來說,有兩個途徑
單線程的PHP
的執(zhí)行流,通過執(zhí)行指令做文章,可以在PHP
執(zhí)行流程中注入邏輯,以檢查執(zhí)行時間,再加上Swoole
的協(xié)程能力,可以在不同的協(xié)程中切換,以達(dá)到搶占CPU
的目的。
考慮開線程,負(fù)責(zé)檢查當(dāng)前執(zhí)行協(xié)程執(zhí)行時間。
經(jīng)過以上辦法的嘗試,注入指令的路數(shù)基本是無法得到官方的支持,我們只能另謀出路,多開一個線程,只負(fù)責(zé)檢查當(dāng)前協(xié)程。具體的做法是,利用PHP-7.1.0
引入的VM interrupt
機制,默認(rèn)每隔5ms檢查一下當(dāng)前協(xié)程是否達(dá)到較大執(zhí)行時間,默認(rèn)為10ms,如果超過,則讓出當(dāng)前協(xié)程,達(dá)到被其他協(xié)程搶占的目的。
示例代碼
需要Swoole 4.4
或更高版本
<?php Co::set(['enable_preemptive_scheduler' => 1]); $start = microtime(1); echo "start\n"; $flag = 1; go(function () use (&$flag) { echo "coro 1 start to loop\n"; $i = 0; for (;;) { if (!$flag) { break; } $i++; } echo "coro 1 can exit\n"; }); $end = microtime(1); $msec = ($end - $start) * 1000; echo "use time $msec\n"; go(function () use (&$flag) { echo "coro 2 set flag = false\n"; $flag = false; }); echo "end\n";
執(zhí)行結(jié)果
start coro 1 start to loop use time 11.121988296509 coro 2 set flag = false end coro 1 can exit
可以發(fā)現(xiàn),代碼邏輯可以從第一個協(xié)程的死循環(huán)中自動yield
出來,執(zhí)行第二個協(xié)程,如果沒有這個特性,第二個協(xié)程永遠(yuǎn)不會被執(zhí)行,導(dǎo)致被餓死。而這樣做,第二個協(xié)程可以順利被執(zhí)行,最后執(zhí)行結(jié)束后,第一個協(xié)程也會接著繼續(xù)往下執(zhí)行。達(dá)到我們的第二個協(xié)程主動搶占第一個協(xié)程CPU
的效果。
這個特性在生產(chǎn)環(huán)境非常有用,尤其是對于實時系統(tǒng)或者響應(yīng)時間比較敏感的場景。
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名稱欄目:Swoole4.4中怎么實現(xiàn)協(xié)程搶占式調(diào)度器-創(chuàng)新互聯(lián)
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