使用场景
监控汇总
目前正在用的一个场景，针对某一台机器上的错误进行汇总并报警，我们把一分钟之内的相同报警合并成一条，用共享内存来暂存，非常实用且高效。
php SESSION
如果你是单机的服务，且又启用了session，那么可以把session换成共享内存的来存储，会比文件要快上不少，这里还要强调是单机，这是最大的软肋，但就功能上来讲没有memcache方便。
什么是共享内存
共享内存是一种在同一台机器的不同进程（应用程序）之间交换数据的方式。一个进程可创建一个可供其他进程访问的内存段，并赋予它相应的权限。每个内存段拥有一个惟一的ID，我们通常称之为shmid，这个ID指向一个物理内存区域，其他进程可通过此ID来操作这块内存, 包扩读取、写入以及删除。
共享内存的使用是一种在进程之间交换数据的快速方法，主要因为在创建内存段之后传递数据，不会涉及内核。这种方法常常称为进程间通信 (IPC)。其他 IPC 方法包括管道、消息队列、RPC 和套接字。
PHP 中几种常见的共享内存使用方式
APC 可以缓存 PHP 的 opcode 提高应用的性能，可以在同个 PHP-FPM 进程池的进程间共享数据，常用功能如下:
- apc_store
- apc_fetch
- apc_add
- apc_delete
- apcinc apcdec
- apc_cas
- apcclearcache
- apcsmainfo
Shmop Unix 系统共享内存使用接口常用功能:
- shmop_open
- shmop_close
- shmop_read
- shmop_write
- shmop_delete
ipcs -m 查看本机共享内存的状态和统计。
ipcrm -m shmid 或 ipcrm -M shmkey 清除共享内存中的数据。
SystemV Shm常用功能:
- ftok
- shm_attach
- shm_detach
- shmputvar
- shmgetvar
- shmremovevar
使用共享内存需要考虑操作的原子性和锁、并行和互斥。
sem 信号量相关函数：
* semget * semremove * semacquire * semrelease
PHP 提供的 IPC 机制。
- --enable-shmop 共享内存，只能按字节操作
- --enable-sysvsem 信号量
- --enable-sysvshm 共享内存，和 shmop 的差别是提供的操作函数不同，支持 key、value操作
- --enable-sysvmsg 消息队列
本文主讲
如何使用 PHP shmop 创建和操作共享内存段，使用它们存储可供其他应用程序使用的数据。
1. 创建内存段
共享内存函数类似于文件操作函数，但无需处理一个流，您将处理一个共享内存访问 ID。第一个示例就是 shmopopen 函数，它允许您打开一个现有的内存段或创建一个新内存段。此函数非常类似于经典的 fopen 函数，后者打开用于文件操作的流，返回一个资源供其他希望读取或写入该打开的流的函数使用。让我们看看 shmopopen的用法：
$key = ftok(__FILE__, ‘h‘);
$mode = ‘c‘;
$permissiOns= 0644;
$size = 1024;
$shmid = shmop_open($key, $mode, $permissions, $size);
?>
第一个参数（$key）：
系统建立IPC通讯 （消息队列、信号量和共享内存） 时必须指定一个key值。通常情况下，该key值通过ftok函数得到, * *key是一个我们逻辑上表示共享内存段的标识。不同进程只要选择同一个Key值就可以共享同一段存储段。
第二个参数（$mode）：
访问模式，它类似于fopen的访问模式，有以下几种
- 模式 “a”，它允许您访问只读内存段
- 模式 “w”，它允许您访问可读写的内存段
- 模式 “c”，它创建一个新内存段，或者如果该内存段已存在，尝试打开它进行读写 *模式 “n”，它创建一个新内存段，如果该内存段已存在，则会失败，返回 false，并伴随有warning: unable to attach or create shared memory segment
第三个参数（$permissions）:
内存段的权限。您必须在这里提供一个八进制值，它类似于UNIX操作系统文件和目录的操作权限。
第四个参数（$size）：
内存段大小，以字节为单位。在写入一个内存段之前，您必须在它之上分配适当的字节数。
返回结果：
此函数返回一个 ID 编号，其他函数可使用该 ID 编号操作该共享内存段。这个 ID 是共享内存访问 ID，与系统 ID 不同，它以参数的形式传递。请注意不要混淆这两者。如果失败，shmop_open 将返回 FALSE。
shmop_open成功后，使用ipcs -m, 可以查看到刚刚创建的内存段，注意 申请的内存段有严格的权限，比如用root用户申请的，普通用户就无权访问
2. 向内存段写入数据
使用 shmop_write 函数向共享内存块写入数据。此函数的使用很简单，它仅接受 3 个参数，如下所示。
//这里shmid可以延用上一段代码返回的shmid
$shmid = shmop_open(ftok(__FILE__,‘h‘), ‘c‘, 0644, 1024);
shmop_write($shmid, "Hello World!", 0);
?>
这个函数类似于 fwrite 函数， 在这里有三个参数。 * 第一个参数（shmid&＃xFF09;&＃xFF1A;&＃x662F;shmopopen&＃x8FD4;&＃x56DE;&＃x7684;ID&＃xFF0C;&＃x5B83;&＃x8BC6;&＃x522B;&＃x60A8;&＃x64CD;&＃x4F5C;&＃x7684;&＃x5171;&＃x4EAB;&＃x5185;&＃x5B58;&＃x5757;&＃x3002;&＃x2217;&＃x7B2C;&＃x4E8C;&＃x4E2A;&＃x53C2;&＃x6570;&＃xFF08;">shmid）：是shmopopen返回的ID，它识别您操作的共享内存块。∗第二个参数（shmid）：是shmopopen返回的ID，它识别您操作的共享内存块。∗第二个参数（data）：是您希望存储的数据。 * 第三个参数（$offset）：是您希望开始写入的位置。默认情况下，我们始终使用 0 来表示开始写入的位置。
返回结果：此函数在失败时会返回 FALSE，在成功时会返回写入的字节数。
3. 从内存段读取数据
从共享内存段读取数据很简单。您只需要一个打开的内存段和 shmop_read 函数，它接受三个参数，如下所示：
$shmid = shmop_open(ftok(\\__FILE_\\_,‘h‘), ‘c‘, 0644, 1024);
shmop_write($shmid, "Hello World\\!", 0);
var_dump(shmop_read($shmid, 0, 11));
?>
- 第一个参数（$shmid）：是 shmop_open 返回的 ID，它识别您操作的共享内存块。
- 第二个参数（$start）：是您希望从内存段读取的位置，这个参数可以始终为0， 表示数据的开头
- 第三个参数（count&＃xFF09;&＃xFF1A;&＃x662F;&＃x60A8;&＃x5E0C;&＃x671B;&＃x8BFB;&＃x53D6;&＃x7684;&＃x5B57;&＃x8282;&＃x6570;&＃x3002;&＃x4E00;&＃x822C;&＃x60C5;&＃x51B5;&＃x4E0B;&＃x6211;&＃x4EEC;&＃x7528;shmopsize(">count）：是您希望读取的字节数。一般情况下我们用shmopsize(count）：是您希望读取的字节数。一般情况下我们用shmopsize(shmid)，以便完整的读取它。
4. 删除内存段
shmop_delete 该函数只接收一个参数，如下所示：
$shmid = shmop_open(ftok(\\__FILE_\\_,‘h‘), ‘c‘, 0644, 1024);
shmop_delete($shmid);
?>
其实这个函数不会实际删除该内存段。它将该内存段标记为删除状态，因为共享内存段在有其他进程正在使用它时无法被删除。shmop_delete 函数将该内存段标记为删除，阻止任何其他进程打开它。要删除它，我们需要关闭该内存段。
5. 关闭内存段
打开一个共享内存段会 “附加” 到它。附加该内存段之后，我们可在其中进行读取和写入，但完成操作后，我们必须从它解除。
$shmid = shmop_open(ftok(\\__FILE_\\_,‘h‘), ‘c‘, 0644, 1024);
shmop_write($shmid, "Hello World\\!", 0);
shmop_delete($shmid); shmop_close($shmid);
?>
共享内存的原子操作 - 信号控制
针对共享内存的写操作本身不是原子性的，那么当我们大量并发进行读写的时候，怎么保证原子性呢，这里要引入信号量进行控制。
PHP 也提供了内置扩展 sysvsem ，其实我们在看sysvsem 提供的一系列sem*的方法的时候，就会想到，这和上面提到的shmop*有什么区别呢，我们来看官房文档中的这一个解释：PHP already had a shared memory extension (sysvshm) written by Christian Cartus [email&＃160;protected], unfortunately this extension was designed with PHP only in mind and offers high level features which are extremely bothersome for basic SHM we had in mind.
也就是说：sysvshm 扩展提供的方法在存储之前对用户的数据进行serialize处理，这里就导致这个存储的数据是无法与其它语言共享的，这一系列方法是php only的方法。
引入信号控制之后的示例：
$key = ftok(_FILE_, ‘h‘) $mode = "c";
$permissiOns= 0755;
$size = 1024; // 内存段的大小，单位是字节
$semid = sem_get($key); # 请求信号控制权
if (sem_acquire($semid)) {
$shmid = shmop_open($key, ‘c‘, 0644, 1024); # 读取并写入数据
shmop_write($shmid, ‘13800138000‘, 0); # 关闭内存块
shmop_close($shmid); # 释放信号 sem_release($semid);
}
共享内存的操作是非常快的，在本地想要模拟实现写入冲突是非常困难的，但是本地想模拟实现写入冲突实际上是非常难的（考虑到计算机的执行速度）。在本地测试中，使用 for 循环操作时如果不使用shmop_close 关闭资源会出现无法打开共享内存的错误警告。这应该是因为正在共享内存被上一次操作占用中还没有释放导致。
共享内存,memcache,文件的读写速度对比。
以下是同时读写1k的数据读写100000次的时间对比：
|
读(s) |
写(s) |
memcache |
7.8 |
8.11 |
file |
2.6 |
3.2 |
shm |
0.1 |
0.07 |
php
//$key = ftok(_FILE_, ‘h‘);
//$key = ftok(‘/tmp/‘, ‘h‘);
$key = 0xff4;
$permissions = 0755;
$size = 1024; // 内存段的大小，单位是字节
$semid = sem_get($key); # 请求信号控制权
if (sem_acquire($semid)) {
$content = file_get_contents(__FILE__);
$shmid = shmop_open($key, ‘c‘, 0644, strlen($content)); # 读取并写入数据
shmop_write($shmid, $content, 0); # 关闭内存块
shmop_close($shmid); # 释放信号 sem_release($semid);
}
php
/**
* @param $fn
*/
function profile(callable $fn)
{
$t = microtime(1);
$i = 0;
while ($i <999) {
$fn();
++$i;
}
var_dump(‘takes ‘, microtime(1) - $t);
}
$fnIO = function (){
file_get_contents(__DIR__."/chmop_create.php");
};
$fn = function (){
//$key = ftok(‘chmop‘, ‘h‘);
//$key = ftok(‘/tmp/‘, ‘h‘);
$key = 0xff4;
$permissions = 0755;
$size = 1024; // 内存段的大小，单位是字节
$semid = sem_get($key); # 请求信号控制权
if (sem_acquire($semid)) {
$shmid = shmop_open($key, ‘a‘, 0644, 1024); # 读取并写入数据
$out = shmop_read($shmid, 0, shmop_size($shmid)); # 关闭内存块
// var_dump($out);
// echo $out;
shmop_close($shmid); # 释放信号 sem_release($semid);
}
};
profile($fn);
profile($fnIO);
这是Mac Pro 2014上的结果：
这是ali ECS的结果 ：
可见，现代磁盘优化比咱们老观念中的性能要好些了~
但利用内存依然是个不错的玩法~
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