開篇

這一篇，我做了過度，因為正好也完成第一個版本的laravel swoole reverb服務。因此，先做個??，我們后面還會繼續分享整個實現流程。

關于laravel-swoole-reverb

laravel-swoole-reverb是一個將 Swoole 與 Laravel Reverb 集成的包，采用php8.2版本編寫，可用于高性能的 WebSocket 和 Pub/Sub 消息傳遞。這個包依賴 Laravel Reverb ，通過提供swoole:reverb start 操作來替代 reverb:start.同時所說的替代，指的是可以使用swoole:reverb start來運行swoole的服務，但同時也保留了reverb的所有服務。開發者選擇一個進行。
swoole reverb 將reactPHP換成swoole并且swoole reverb高度復用reverb組件，因此，大家可以放心使用，目前經我測試，public private channel 正常，立即發送和隊列發送廣播正常，echojs 監聽正常。歡迎大家使用哈，有問題提 Issue。

知識點分享

在實現多進程的過程中，我也加深學習了一些基礎知識，這里還是要說：一定要看完swoole 基礎知識說的內容，現在有AI后，也更加讓你能夠理解。話不多說，趕緊分享：

fork 子進程后，子進程到底復制父進程的哪些資源，同時哪些資源又不能復制？

我覺得這個問題很有味道，了解這個后，我們在面對多進程、協程編程遇到的心智問題，會對我們有所幫助。然后在放出ai的總結內容前，我建議 朋友們可以去看看c++教程網出的socket編程系列視頻（我也正在看，b站可以找到）。對于php go 等開發者，會有很大幫助，而且，我保證你不會c/c++ 也能看懂的。 為啥我覺得有用哈，因為下面會講到fork 的子進程復制文件描述符是引用計數的策略，這個點在socket編程視頻里面講多進程回射服務器的時候也提到了：fork的子進程負責處理accept 后連接套接字，同時父進程使用close(conn)關閉連接套接字，就會說到引用計數-1

在 Unix/Linux 系統中，使用 fork() 創建子進程時，子進程會繼承父進程的大部分資源，但某些資源不能直接復制。以下是具體的分類：

子進程會復制的資源

1. 代碼段（Text Segment）：

   • 子進程與父進程共享相同的程序代碼，但擁有獨立的執行上下文。

2. 數據段（Data Segment）：

   • 包括全局變量、靜態變量的副本。子進程對這些變量的修改不會影響父進程。

3. 堆（Heap）：

   • 復制父進程的堆數據，但現代操作系統通常使用寫時復制（Copy-On-Write, COW）技術，在子進程修改數據之前，共享相同的物理內存。

4. 棧（Stack）：

   • 復制父進程的棧，包括局部變量、函數調用幀等，但與堆一樣，通常使用寫時復制。

5. 文件描述符表（File Descriptors）：

   • 繼承父進程的打開文件描述符（包括文件、管道、套接字），文件偏移量是共享的。

6. 信號處理方式：

   • 繼承父進程的信號處理配置（如 SIG_IGN 或 SIG_DFL），但某些信號（如 SIGCHLD）的狀態可能會有所不同。

7. 當前工作目錄：

   • 繼承父進程的當前工作目錄（cwd）。

8. 環境變量（Environment Variables）：

   • 復制父進程的環境變量。

9. 資源限制（Resource Limits, ulimit）：

   • 繼承父進程的資源限制，如 CPU 時間、文件大小等。

10. 進程組和會話（Process Group and Session）：

    • 子進程繼承父進程的進程組 ID（PGID）和會話 ID（SID）。

子進程不會復制或有特殊行為的資源

1. 進程 ID（PID）：

   • 子進程會獲得一個新的 PID，而不是繼承父進程的 PID。

2. 父進程 ID（PPID）：

   • 子進程的 PPID 被設置為創建它的父進程的 PID。

3. 文件鎖（File Locks）：

   • fcntl() 文件鎖不會繼承，需要子進程重新加鎖。

4. 掛起的信號（Pending Signals）：

   • 父進程的掛起信號不會傳遞給子進程。

5. 線程（Threads）：

   • fork() 僅復制調用它的線程，其他線程不會復制。推薦使用 fork() 時避免多線程，否則可能導致同步問題。

6. IPC 機制（Inter-Process Communication）：

   • 共享內存（Shared Memory, shm）：子進程仍可訪問，但由于共享性質，數據不會獨立。
   • 消息隊列（Message Queues）和信號量（Semaphores）：保持不變，但某些同步行為可能需要重新初始化。

7. 打開的 socket 的連接狀態：

   • 繼承 socket，但對于 TCP 連接，某些協議級別的狀態可能需要重新初始化。

8. 計時器（Timers）：

   • setitimer() 和 alarm() 設定的定時器在子進程中不會繼承。

特殊情況

• 寫時復制（Copy-On-Write, COW）

  • 現代操作系統在 fork() 時通常不會真正復制堆和棧，而是采用 COW 機制，直到子進程修改數據時才進行真正的拷貝。

• vfork()

  • vfork() 直接共享父進程的地址空間，子進程執行 exec() 或 exit() 之前，父進程會被掛起。相比 fork()，vfork() 在某些情況下可以提高性能，但需要謹慎使用。

總結

因此，在 fork() 之后，父子進程是獨立的進程，但由于 COW 和共享的文件描述符、信號處理等機制，它們仍然在某些方面有聯系。

是的，關于 文件描述符（File Descriptors），除了繼承父進程的打開文件描述符之外，還有一個很重要的細節——引用計數。

文件描述符的繼承機制

1. 子進程繼承父進程的文件描述符表：

   • fork() 之后，父進程和子進程的文件描述符表是獨立的拷貝，但它們的文件描述符指向同一個文件描述符表項（File Table Entry）。
   • 這個文件表項記錄了文件偏移量（File Offset）、打開標志（Flags）和文件引用計數（Reference Count）。

2. 文件引用計數（Reference Count）：

   • 文件引用計數會增加，因為 fork() 之后，子進程的文件描述符仍然指向相同的文件結構。
   • 只有當所有進程（父進程和子進程）都關閉（close(fd)）這個文件描述符后，文件才會真正關閉。

3. 共享文件偏移量：

   • 由于父子進程的文件描述符指向相同的文件表項，它們會共享文件的讀寫偏移量（lseek() 影響彼此）。
   • 如果父進程 read() 或 write()，會影響子進程的文件讀寫位置，反之亦然。

4. 文件狀態標志的繼承：

   • O_APPEND、O_NONBLOCK 等文件標志（通過 fcntl() 設置）也是共享的。

示例：文件描述符共享偏移量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main() {
    int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    write(fd, "Hello", 5); // 寫入 5 字節

    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0) {
        perror("fork");
        exit(1);
    }

    if (pid == 0) { // 子進程
        write(fd, " Child", 6); // 繼續寫入
        close(fd);
        exit(0);
    } else { // 父進程
        wait(NULL); // 等待子進程結束
        write(fd, " Parent", 7); // 繼續寫入
        close(fd);
    }
    return 0;
}

預期輸出 (test.txt 內容)：

Hello Child Parent

說明：

• 父進程 write(fd, "Hello", 5) 之后，文件偏移量變成 5。
• 子進程 write(fd, " Child", 6)，偏移量變成 11。
• 父進程等待子進程完成，再 write(fd, " Parent", 7)，最終文件內容是 "Hello Child Parent"。
• 由于共享偏移量，讀寫操作會影響對方！

避免共享影響的方法

• 使用 dup() 或 dup2()：

  • 這樣可以創建一個新的文件表項，避免共享偏移量。

• 重新打開文件：

  int fd = open("test.txt", O_RDWR);
  

  • 這樣父子進程擁有不同的 fd，文件偏移量互不影響。

總結

所以，fork() 后子進程并不擁有文件的獨立副本，而是共享同一個文件表項，只是它的文件描述符表是獨立的。因此，如果父子進程都需要獨立操作文件，應該使用 dup() 或者 open() 重新獲取 fd。

總結

這一篇就到這，后續我會繼續寫具體實現過程的分享，同時，如果大家覺得框架太繞了的話，可以在我的laravel-swoole-reverb里面找到swoole-reverb.php這個單文件，文件基本實現了整個過程，目前還差http pusher 接口的具體邏輯沒寫，后面也會繼續完善（看下面第二張圖）