PHP实现MySQL并发查询

一般的，一个看似很简单的页面，一次http请求后，到达服务端，穿过Cache层，落到后台后，实际可能会有很多很多的数据查询逻辑！而这些查询实际是不相互依赖的，也即可以同时查询。比如各种用户信息，用户的APP列表，每个APP对应的流量数据、消耗记录、服务状态，平台运行状态，消息通知，新闻资讯等等。
这篇文章主要介绍了数据查询层，如何把串行变并行，提高查询效率、提升应用性能。实现方式包括：mysqlnd异步查询，cURL并发请求，Swoole异步非阻塞！

PHP脚本是按文档流的形式来执行的，所以我们在编写PHP程序时，代码基本都是串行的，尤其是SQL，比如：
<ignore_js_op> 
这种方式，是每次查询都需要等待结果返回之后再开始下一次的查询，
运行时间 = （第1次发送请求时间 + 0.01 + 第1次返回时间）+（第2次发送请求时间 + 0.05 + 第2次返回时间）+（第3次发送请求时间 + 0.03 + 第3次返回时间）

如果是并发查询，那么流程就成了：
<ignore_js_op> 
运行时间 = 发送请求时间 + 0.05 + 返回时间

显然，并发查询要比串行查询快！

那么PHP可以实现并发查询吗？答案是肯定的！

一、利用MySQL的异步查询功能

目前 MySQL 的异步查询，只在 MySQLi 扩展提供，查询方法分别是：

  • 使用 MYSQLI_ASYNC 模式执行 mysqli::query
  • 获取异步查询结果：mysqli::reap_async_query


需要注意的是，使用异步查询，需要使用 mysqlnd 作为PHP的MySQL数据库驱动，
mysqlnd(MySQL Native Driver) 是 Zend 公司开发的 MySQL 数据库驱动，采用PHP开源协议，用于代替旧版的由 MySQL AB公司（现在的Oracle）开发的 libmysql，PHP 5.3 及以上版本开始提供，PHP5.4 之后的版本 mysqlnd 为默认配置选项，
如果 PHP 小于 5.4，编译时需要指定编译参数：

  1. --with-mysqli=mysqlnd --with-pdo-mysql=mysqlnd
复制代码

MySQL异步查询示例脚本：

  1. /**
  2. * MySQL异步查询示例脚本：
  3. * @filename p_async.php
  4. * @url http://test.979137.com/ParallelSQL/p_async.php
  5. */
  7. //期望结果集：获取以下用户的每个月每个APP的消费统计
  8. $top = array('979137', '555555', '666666', '888888', '999999');
  9. $ret = array_fill_keys($top, array());
  11. //组织结构查询
  12. $cmd = $resources = array();
  13. $sql = "SELECT access_key,SUM(amount) sum_amount FROM consume_2016%s WHERE uid=%d AND product='SAE' GROUP BY access_key"; 
  14. foreach($top as $uid) {
  15.     for($i = 1; $i <= 12; $i++) {
  16.         $ret[$uid][$i] = $tmp = array();
  17.         $tmp['uid'] = $uid;
  18.         $tmp['month'] = $i; 
  19.         $tmp['resource'] = $resources[] = new mysqli('localhost', 'root', '123456', 'sae', '3306');
  20.         $tmp['resource']->set_charset('utf8');
  21.         $tmp['resource']->query(sprintf($sql, sprintf('%02d', $i), $uid), MYSQLI_ASYNC);
  22.         $tag = spl_object_hash($tmp['resource']);
  23.         $cmd[$tag] = $tmp;
  24.     }   
  25. }
  27. $total = $query_times = count($resources);
  29. //获取结果
  30. do {
  31.     $read = $error = $reject = $resources;
  32.     //等待查询结束
  33.     if (!mysqli::poll($read, $error, $reject, 1)) {
  34.         continue;
  35.     }   
  36.     //批量获取结果
  37.     foreach($read as $resource) {
  38.         $result = $resource->reap_async_query();
  39.         if ($result) {
  40.             $tag = spl_object_hash($resource);
  41.             $uid = $cmd[$tag]['uid'];
  42.             $month = $cmd[$tag]['month'];
  43.             while(($row = $result->fetch_assoc()) != false) {
  44.                 $ret[$uid][$month][$row['access_key']] = $row['sum_amount'];
  45.             }   
  46.             $result->free();
  47.             $total--;
  48.     
  49.         } else die('MySQLi error: '.$resource->error);
  50.     }   
  51. } while ($total > 0);
  53. var_dump($ret);
复制代码



二、cURL实现并发请求

先解释下 cURL 和 SQL 怎么就扯上关系了呢！

我们知道在很多系统架构里，PHP是不会直接操作DB的，而是 RESTFull 架构，这时候所有操作都接口化了，
这时上述所讲的 SQL 就演变成 接口调用 了，
因为 API，所以 cURL！

以下是PHP中cURL多线程相关函数：

curl_multi_add_handle — 向curl批处理会话中添加单独的curl句柄
curl_multi_close — 关闭一组cURL句柄
curl_multi_exec — 运行当前 cURL 句柄的子连接
curl_multi_getcontent — 如果设置了CURLOPT_RETURNTRANSFER，则返回获取的输出的文本流
curl_multi_info_read — 获取当前解析的cURL的相关传输信息
curl_multi_init — 返回一个新cURL批处理句柄
curl_multi_remove_handle — 移除curl批处理句柄资源中的某个句柄资源
curl_multi_select — 等待所有cURL批处理中的活动连接
curl_multi_setopt — 为 cURL 并行处理设置一个选项
curl_multi_strerror —  返回描述错误码的字符串文本


我们可以利用这些多线程函数，实现 cURL 并发请求，从而实现并发 SQL！

cURL并发请求，服务端接口示例脚本：

  1. /**
  2. * cURL并发请求，服务端接口示例脚本
  3. * @filename consume.php
  4. * @url http://test.979137.com/ParallelSQL/consume.php
  5. */
  6. $resource = new mysqli('localhost', 'root', '123456', 'sae', '3306');
  7. $resource->set_charset('utf8');
  9. $sql = "SELECT access_key,SUM(amount) sum_amount FROM consume_%d WHERE uid=%d AND product='%s' GROUP BY access_key";
  10. $sql = sprintf($sql, $_GET['ym'], $_GET['uid'], $_GET['product']);
  11. $res = $resource->query($sql);
  13. $out['code'] = $resource->errno;
  14. $out['message'] = $resource->error;
  15. $data = array();
  16. if (is_object($res)) {
  17.     while(($row = $res->fetch_assoc()) != false) {
  18.         $data[$row['access_key']] = $row['sum_amount'];
  19.     }   
  20. }
  21. $out['data'] = $data;
  23. header('Content-Type: application/json; charset=utf-8');
  24. echo json_encode($out);
复制代码



cURL并发请求，客户端调用示例脚本：

  1. /**
  2. * cURL并发请求，客户端调用示例脚本
  3. * @filename p_curl.php
  4. * @url http://test.979137.com/ParallelSQL/p_curl.php
  5. */
  7. //期望结果集：获取以下用户的每个月每个APP的消费统计
  8. $top = array('979137', '555555', '666666', '888888', '999999');
  9. $ret = array_fill_keys($top, array());
  11. $mch = curl_multi_init();
  12. $opt[CURLOPT_HEADER] = 0;
  13. $opt[CURLOPT_CONNECTTIMEOUT] = 60; 
  14. $opt[CURLOPT_RETURNTRANSFER] = true;
  15. $opt[CURLOPT_HTTPHEADER] = array('Host: api.979137.com');
  17. //生成句柄并加入到批处理
  18. $cmd = array();
  19. foreach($top as $uid) {
  20.     for($i = 1; $i <= 12; $i++) {
  21.         $ret[$uid][$i] = $tmp = array();
  22.         $tmp['url'] = sprintf('http://127.0.0.1/ParallelSQL/consume.php?ym=2016%02d&uid=%d&product=SAE', $i, $uid);
  23.         $tmp['uid'] = $uid;
  24.         $tmp['month'] = $i; 
  25.         $tmp['resource'] = curl_init($tmp['url']);   
  26.         curl_setopt_array($tmp['resource'], $opt);
  27.         curl_multi_add_handle($mch, $tmp['resource']);
  28.         $cmd[] = $tmp;
  29.     }   
  30. }
  32. //并发执行，直到全部结束。
  33. do {
  34.     curl_multi_exec($mch, $active);   
  35. } while ($active > 0); 
  37. //获取全部结果
  38. foreach($cmd as $c) {
  39.     $res = curl_multi_getcontent($c['resource']);
  40.     $http_code = curl_getinfo($c['resource'], CURLINFO_HTTP_CODE);
  41.     if ($res === false || $http_code != 200) {
  42.         die(curl_error($c['resource']));
  43.     }   
  44.     $res = json_decode($res, true);
  45.     $res['code'] && die($res['message']);
  46.     $ret[$c['uid']][$c['month']] = $res['data'];
  47. }
  48. curl_multi_close($mch);
  50. var_dump($ret);
复制代码



查询效率对比
1、数据表机构：

  1. CREATE TABLE `consume_201612` (
  2.   `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  3.   `uid` int(10) unsigned NOT NULL,
  4.   `product` enum('UID','SAE','SC2','SCE','SEM','SCS','SLS') NOT NULL DEFAULT 'SAE',
  5.   `access_key` varchar(255) NOT NULL,
  6.   `service_code` varchar(255) NOT NULL,
  7.   `amount` int(10) unsigned NOT NULL,
  8.   `remark` varchar(255) NOT NULL,
  9.   `data` text NOT NULL,
  10.   `times` int(10) unsigned NOT NULL,
  11.   PRIMARY KEY (`id`),
  12.   KEY `uid_pa` (`uid`,`product`,`access_key`)
  13. ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
复制代码

2、数据量：总共分12张表，每张表的数量在 500万~1100万 之间，全量数据在1亿以上

3、MySQL异步查询结果：

$ mysql.server restart
$ php p_async.php 
Query times: 60
Run time: 2.4453s
(CPU)User time: 0.087966s
(CPU)System time: 0.117625s

4、cURL并发请求查询结果

$ mysql.server restart
$ php p_curl.php
Query times: 60
Run time: 2.173035s
(CPU)User time: 0.40652s
(CPU)System time: 0.869902s

5、普通串行查询结果

$ mysql.server restart
$ php p_sync.php 
Query times: 60
Run time: 20.485623s
(CPU)User time: 0.083185s
(CPU)System time: 0.036566s
Memory usage: 304.72kb

并发执行时，我们可以在 MySQL 服务器看到所有的正在执行的SQL：
<ignore_js_op>

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2016-12-6 18:51 上传

 



总结

1、在并发查询下，查询效率提高了近10倍
2、使用 MySQL 异步查询，因为需要给所有查询都创建一个新的连接，而 MySQL 服务端会为每个连接创建一个单独的线程进行处理，如果创建的线程数过多，会给系统造成负担，请谨慎使用
3、使用 cURL 并发请求后端接口时，CPU负载明显上升，所以并发请求后端接口，一定程度上会增加后端压力，这和前端大流量下的高并发原理是一样的
4、使用 cURL 并发请求，还需要考虑一个网络延时的问题，网络延时越小，查询效率提升越明显。如果你是想代替类方法或函数调用，在条件允许的情况，建议直接连接服务器本机即127.0.0.1
5、在并发请求下，因为需要一次性接收全部返回结果，所以会占用更多的内存资源

需要说明的是，在实际应用中 cURL 的并发请求，一般不只单用于数据查询，而是为了完成更多的后台业务逻辑，
所以，在服务器负载能力允许的情况下，推荐使用 cURL 并行转发的形式，提升前端响应速度！

最后说一下 Swoole，

Swoole 是 PHP 的异步、并行、高性能网络通信引擎，使用纯C语言编写，提供了PHP语言的异步多线程服务器，异步TCP/UDP网络客户端，异步MySQL，异步Redis，数据库连接池，AsyncTask，消息队列，毫秒定时器，异步文件读写，异步DNS查询！
其中的异步MySQL，其原理是通过 MYSQLI_ASYNC 模式查询，然后获取 mysql 连接的 socket，加入到 epoll 时间循环中，当数据库返回结果时会回调指定函数。
这个过程是完全异步非阻塞的，不浪费CPU，具体实现方式这里不再详细介绍！

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