PHP Socket 编程之9个主要函数的使用之测试案例

php的socket编程算是比较难以理解的东西吧，不过，我们只要理解socket几个函数之间的关系，以及它们所扮演的角色，那么理解起来应该不是很难了，在笔者看来，socket编程，其实就是建立一个网络服务的客户端和服务端，这和mysql的客户端和服务端是一样的，你只要理解mysql的客户端和服务端是怎么一回事，你就应该能够理解下面我要讲的东西吧。

关于socket编程所涉及到的网络协议，什么TCP啊，UDP啊，什么socket三次握手等等，这些网络协议网上有很详细的解释，这里不讲，只截个socket建立套接的过程图让你瞧瞧：

socket是怎么建立连接的呢？上面已经提到过了，它建立连接的过程是与mysql的客户端和服务端的连接本质是一样的。而它与mysql不同的是，mysql的服务端和客户端都已经为我们编辑好了，我们只要应用就行了。但是，关键时刻来啦，socket它什么东西都没有提供给我们，唯一提供给我们的就是：几十个socket函数。

参考Socket根据官方文档：http://php.net/manual/zh/book.sockets.php

PHP Socket 编程之8个主要函数分别是：

socket_create — 创建一个套接字（通讯节点）作用：创建一个socket套接字，说白了，就是一个网络数据流。返回值：一个套接字，或者是false，参数错误发出E_WARNING警告socket_create创建并返回一个套接字，也称作一个通讯节点。一个典型的网络连接由2个套接字构成，一个运行在客户端，另一个运行在服务器端。
socket_bind — 给套接字绑定名字

socket_connect — 开启一个套接字连接返回true 或false
socket_listen —监听一个套接字，返回值为true或者false

socket_accept — 接收套接字的资源信息，成功返回套接字的信息资源，失败为false
socket_read — 作用：读取套接字的资源信息，返回值：成功把套接字的资源转化为字符串信息，失败为false
socket_send — 发送数据
socket_write — 作用：把数据写入套接字中返回值：成功返回字符串的字节长度，失败为false
socket_close — 关闭套接字资源

一、服务端php代码：server.php

 1 <?php 
 2 /*
 3  * AF_INET    IPv4 网络协议。TCP 和 UDP 都可使用此协议。
 4  * SOCK_STREAM    提供一个顺序化的、可靠的、全双工的、基于连接的字节流。支持数据传送流量控制机制。TCP 协议即基于这种流式套接字。
 5  * tcp    Transmission Control Protocol 是一个可靠的、基于连接的、面向数据流的全双工协议。
 6  * TCP 能够保障所有的数据包是按照其发送顺序而接收的。如果任意数据包在通讯时丢失，
 7  * TCP 将自动重发数据包直到目标主机应答已接收。因为可靠性和性能的原因，TCP 在数据传输层使用 8bit 字节边界。
 8  * 因此，TCP 应用程序必须允许传送部分报文的可能。
 9  * */
10 $socket = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP);
11 /*绑定接收的套接流主机和端口,与客户端相对应*/
12 if(socket_bind($socket,'localhost',8888) == false){
13     echo 'server bind faild:'.socket_strerror(socket_last_error());
14     /*这里的127.0.0.1是在本地主机测试，你如果有多台电脑，可以写IP地址*/
15 }
16 //监听套接流 允许多少个客户端来排队连接
17 if(socket_listen($socket,4)==false){
18     echo 'server listen fail:'.socket_strerror(socket_last_error());
19 }
20 //让服务器无限获取客户端传过来的信息
21 do{
22     /*接收客户端传过来的信息*/
23     $accept_resource = socket_accept($socket);
24     /*socket_accept的作用就是接受socket_bind()所绑定的主机发过来的套接流*/
25 
26     if($accept_resource !== false){
27 
28         socket_getpeername($accept_resource, $addr, $port);  //获取连接过来的客户端ip地址和端口
29         echo "client connect server: IP=$addr, Port=$port " . PHP_EOL;
30 
31         while (1)
32         {
33             /*读取客户端传过来的资源，并转化为字符串*/
34             $string = socket_read($accept_resource,1024);
35             /*socket_read的作用就是读出socket_accept()的资源并把它转化为字符串*/
36             echo 'read data from client:'.$string.PHP_EOL;//PHP_EOL为php的换行预定义常量
37             if($string != false){
38                 //回写给客户端
39                 $data = 'server receive data is: '.$string;
40                 $data = strtoupper($data);  //小写转大写
41                 /*向socket_accept的套接流写入信息，也就是回馈信息给socket_bind()所绑定的主机客户端*/
42                 //socket_write($accept_resource,$data,strlen($data));
43                 socket_write($accept_resource,$data);
44                 /*socket_write的作用是向socket_create的套接流写入信息，或者向socket_accept的套接流写入信息*/
45             }else{
46                 //客户端关闭
47                 socket_close($accept_resource);
48                 echo "client close" . PHP_EOL;
49                 break;
50             }
51         }
52         /*socket_close的作用是关闭socket_create()或者socket_accept()所建立的套接流*/
53        // socket_close($accept_resource);
54     }
55 
56 }while(true);
57 
58 socket_close($socket);
59 ?>

开始启动服务：

我们用telnet来测试：

但其实这个TCP服务器是有问题的，它一次只能处理一个客户端的连接和数据传输，这是因为一个客户端连接过来后，进程就去负责读写客户端数据，当客户端没有传输数据时，tcp服务器处于阻塞读状态，无法再去处理其他客户端的连接请求了。

1）解决这个问题的一种办法就是采用多进程服务器，每当一个客户端连接过来，服务器开一个子进程专门负责和该客户端的数据传输，

而父进程仍然监听客户端的连接，但是起进程的代价是昂贵的，这种多进程的机制显然支撑不了高并发。

2）另一个解决办法是使用IO多路复用机制，使用php为我们提供的socket_select方法，它可以监听多个socket，

如果其中某个socket状态发生了改变，比如从不可写变为可写，从不可读变为可读，这个方法就会返回，从而我们就可以去处理这个socket，处理客户端的连接，读写操作等等。

来看php文档中对该socket_select的介绍

socket_select — Runs the select() system call on the given arrays of sockets with a specified timeout

该函数定义如下：

int socket_select ( array &$read , array &$write , array &$except , int $tv_sec [, int$tv_usec = 0 ] )

大致翻译下：

socket_select --- 在给定的几组sockets数组上执行 select() 系统调用，用一个特定的超时时间。

socket_select() 接受几组sockets数组作为参数，并监听它们改变状态

这些基于BSD scokets 能够识别这些socket资源数组实际上就是文件描述符集合。

三个不同的socket资源数组会被同时监听。

这三个资源数组不是必传的，你可以用一个空数组或者NULL作为参数，不要忘记这三个数组是以引用的方式传递的，在函数返回后，这些数组的值会被改变。

socket_select() 调用成功返回这三个数组中状态改变的socket总数，如果设置了timeout，并且在timeout之内都没有状态改变，这个函数将返回0，出错时返回FALSE，

可以用socket_last_error() 获取错误码。

二、使用 socket_select() 优化之前 phptcpserver.php 代码：

 1 <?php 
 2 /*
 3  * AF_INET    IPv4 网络协议。TCP 和 UDP 都可使用此协议。
 4  * SOCK_STREAM    提供一个顺序化的、可靠的、全双工的、基于连接的字节流。支持数据传送流量控制机制。TCP 协议即基于这种流式套接字。
 5  * tcp    Transmission Control Protocol 是一个可靠的、基于连接的、面向数据流的全双工协议。
 6  * TCP 能够保障所有的数据包是按照其发送顺序而接收的。如果任意数据包在通讯时丢失，
 7  * TCP 将自动重发数据包直到目标主机应答已接收。因为可靠性和性能的原因，TCP 在数据传输层使用 8bit 字节边界。
 8  * 因此，TCP 应用程序必须允许传送部分报文的可能。
 9  * */
10 $servsock = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP);
11 /*绑定接收的套接流主机和端口,与客户端相对应*/
12 if(socket_bind($servsock,'localhost',8888) == false){
13     echo 'server bind faild:'.socket_strerror(socket_last_error());
14     /*这里的127.0.0.1是在本地主机测试，你如果有多台电脑，可以写IP地址*/
15 }
16 //监听套接流 允许多少个客户端来排队连接
17 if(socket_listen($servsock,4)==false){
18     echo 'server listen fail:'.socket_strerror(socket_last_error());
19 }
20 
21 /* 要监听的三个sockets数组 */
22 $read_socks     = array();
23 $write_socks    = array();
24 $except_socks   = NULL;  // 注意 php 不支持直接将NULL作为引用传参，所以这里定义一个变量
25 
26 $read_socks[] = $servsock;
27 //让服务器无限获取客户端传过来的信息
28 do{
29         
30     /* 这两个数组会被改变，所以用两个临时变量 */
31     $tmp_reads  = $read_socks;
32     $tmp_writes = $write_socks;
33     // int socket_select ( array &$read , array &$write , array &$except , int $tv_sec [, int $tv_usec = 0 ] )
34     $count = socket_select($tmp_reads, $tmp_writes, $except_socks, NULL);  // timeout 传 NULL 会一直阻塞直到有结果返回
35     
36     foreach ($tmp_reads as $read)
37     {
38         if ($read == $servsock)
39         {
40             /* 有新的客户端连接请求 */
41             $connsock = socket_accept($servsock);  //响应客户端连接， 此时不会造成阻塞
42             if ($connsock)
43             {
44                 socket_getpeername($connsock, $addr, $port);  //获取远程客户端ip地址和端口
45                 echo "client connect server: ip = $addr, port = $port" . PHP_EOL;
46 
47                 // 把新的连接sokcet加入监听
48                 $read_socks[]  = $connsock;
49                 $write_socks[] = $connsock;
50             }
51         }else{
52             /* 客户端传输数据 */
53             $data = socket_read($read, 1024);  //从客户端读取数据, 此时一定会读到数组而不会产生阻塞
54             if($data === ''){
55                 //移除对该 socket 监听
56                 foreach ($read_socks as $key => $val)
57                 {
58                     if ($val == $read) unset($read_socks[$key]);
59                 }
60                 //移除回写 socket 监听
61                 foreach ($write_socks as $key => $val)
62                 {
63                     if ($val == $read) unset($write_socks[$key]);
64                 }
65                 socket_close($read);
66                 echo "client close" . PHP_EOL;
67             }else{
68                 //如果data不为空 返回给对方客户端
69                 socket_getpeername($read, $addr, $port);  //获取远程客户端ip地址和端口
70                 echo "read from client # $addr:$port # " . $data;
71                 
72                 $data = strtoupper($data);  //小写转大写
73                 $data = "from server:".$data;
74                 if (in_array($read, $tmp_writes))
75                 {
76                     //如果该客户端可写 把数据回写给客户端
77                     socket_write($read, $data);
78                 }
79             }
80         }
81     }
82     
83 
84 }while(true);
85 //最后关闭连接
86 socket_close($socket);
87 ?>

现在，这个TCP服务器就可以支持多个客户端同时连接了！分别启用2个 telnet 来测试

测试服务输出如下：

三、稍微修改上面的服务器返回，返回一个HTTP响应头和一个简单的HTTP响应体，这样就摇身一变成了一个最简单的HTTP服务器

  1 <?php 
  2 /*
  3  * AF_INET    IPv4 网络协议。TCP 和 UDP 都可使用此协议。
  4  * SOCK_STREAM    提供一个顺序化的、可靠的、全双工的、基于连接的字节流。支持数据传送流量控制机制。TCP 协议即基于这种流式套接字。
  5  * tcp    Transmission Control Protocol 是一个可靠的、基于连接的、面向数据流的全双工协议。
  6  * TCP 能够保障所有的数据包是按照其发送顺序而接收的。如果任意数据包在通讯时丢失，
  7  * TCP 将自动重发数据包直到目标主机应答已接收。因为可靠性和性能的原因，TCP 在数据传输层使用 8bit 字节边界。
  8  * 因此，TCP 应用程序必须允许传送部分报文的可能。
  9  * */
 10 $servsock = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP);
 11 /*绑定接收的套接流主机和端口,与客户端相对应*/
 12 if(socket_bind($servsock,'localhost',8888) == false){
 13     echo 'server bind faild:'.socket_strerror(socket_last_error());
 14     /*这里的127.0.0.1是在本地主机测试，你如果有多台电脑，可以写IP地址*/
 15 }
 16 //监听套接流 允许多少个客户端来排队连接
 17 if(socket_listen($servsock,4)==false){
 18     echo 'server listen fail:'.socket_strerror(socket_last_error());
 19 }
 20 
 21 /* 要监听的三个sockets数组 */
 22 $read_socks     = array();
 23 $write_socks    = array();
 24 $except_socks   = NULL;  // 注意 php 不支持直接将NULL作为引用传参，所以这里定义一个变量
 25 
 26 $read_socks[] = $servsock;
 27 //让服务器无限获取客户端传过来的信息
 28 do{
 29         
 30     /* 这两个数组会被改变，所以用两个临时变量 */
 31     $tmp_reads  = $read_socks;
 32     $tmp_writes = $write_socks;
 33     // int socket_select ( array &$read , array &$write , array &$except , int $tv_sec [, int $tv_usec = 0 ] )
 34     $count = socket_select($tmp_reads, $tmp_writes, $except_socks, NULL);  // timeout 传 NULL 会一直阻塞直到有结果返回
 35     
 36     foreach ($tmp_reads as $read)
 37     {
 38         if ($read == $servsock)
 39         {
 40             /* 有新的客户端连接请求 */
 41             $connsock = socket_accept($servsock);  //响应客户端连接， 此时不会造成阻塞
 42             if ($connsock)
 43             {
 44                 socket_getpeername($connsock, $addr, $port);  //获取远程客户端ip地址和端口
 45                 echo "client connect server: ip = $addr, port = $port" . PHP_EOL;
 46 
 47                 // 把新的连接sokcet加入监听
 48                 $read_socks[]  = $connsock;
 49                 $write_socks[] = $connsock;
 50             }
 51         }else{
 52             /* 客户端传输数据 */
 53             $data = socket_read($read, 1024);  //从客户端读取数据, 此时一定会读到数组而不会产生阻塞
 54             if($data === ''){
 55                 //移除对该 socket 监听
 56                 foreach ($read_socks as $key => $val)
 57                 {
 58                     if ($val == $read) unset($read_socks[$key]);
 59                 }
 60                 //移除回写 socket 监听
 61                 foreach ($write_socks as $key => $val)
 62                 {
 63                     if ($val == $read) unset($write_socks[$key]);
 64                 }
 65                 socket_close($read);
 66                 echo "client close" . PHP_EOL;
 67             }else{
 68                 //如果data不为空 返回给对方客户端
 69                 socket_getpeername($read, $addr, $port);  //获取远程客户端ip地址和端口
 70                 echo "read from client # $addr:$port # " . $data;
 71                 
 72                 $data = strtoupper($data);  //小写转大写
 73                 $data = "from server:".$data;
 74                 $len  = strlen($data)+1;
 75                 //增加http响应头 和响应体
 76                 $response = "HTTP/1.1 200 OK
";
 77                 $response .= "Server: DaoKrHttpServer
";
 78                 $response .= "Content-Type: text/html
";
 79                 $response .= "Content-Length: $len

";
 80                 $response .= "$data
";
 81                 
 82                 if (in_array($read, $tmp_writes))
 83                 {
 84                     //如果该客户端可写 把数据回写给客户端
 85                     //socket_write($read, $data);
 86                     //如果该客户端可写 把数据回写给客户端
 87                     socket_write($read, $response);
 88                     socket_close($read);  // 主动关闭客户端连接
 89                     //关闭后删掉当前的读取监听
 90                     foreach ($read_socks as $key => $val)
 91                     {
 92                         if ($val == $read) unset($read_socks[$key]);
 93                     }
 94                     //关闭后删掉当前的回写监听
 95                     foreach ($write_socks as $key => $val)
 96                     {
 97                         if ($val == $read) unset($write_socks[$key]);
 98                     }
 99                 }
100             }
101         }
102     }
103     
104 
105 }while(true);
106 //最后关闭连接
107 socket_close($socket);
108 ?>

重新启动该服务器，用curl模拟请求该http服务器：

1 root@DK:/home/daokr# curl 127.0.0.1:8888
2 from server:GET / HTTP/1.1
3 HOST: 127.0.0.1:8888
4 USER-AGENT: CURL/7.47.0
5 ACCEPT: */*

服务端返回：

4）使用apache 的ab命令来压力测试下我们的程序；如果没有安装请安装

 1 nginx压力测试方法：  
 2 #ab命令  
 3 #安装ab  
 4 #Centos系统  
 5 yum install apr-util  
 6 #Ubuntu系统  
 7 sudo apt-get install apache2-utils

执行命令：

ab -c 1000 -n 5000 http://127.0.0.1:8888/

输出结果：

root@DK:/home/daokr# ab -n 100 -c 10 http://127.0.0.1:8888/
This is ApacheBench, Version 2.3 <$Revision: 1706008 $>
Copyright 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/
Licensed to The Apache Software Foundation, http://www.apache.org/

Benchmarking 127.0.0.1 (be patient).....done

Server Software: DaoKrHttpServer
Server Hostname: 127.0.0.1
Server Port: 8888

Document Path: /
Document Length: 95 bytes

Concurrency Level: 10
Time taken for tests: 0.212 seconds
Complete requests: 100
Failed requests: 0
Total transferred: 18400 bytes
HTML transferred: 9500 bytes
Requests per second: 471.32 [#/sec] (mean)
Time per request: 21.217 [ms] (mean)
Time per request: 2.122 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate: 84.69 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
min mean[+/-sd] median max
Connect: 0 0 0.7 0 7
Processing: 0 6 28.6 1 205
Waiting: 0 6 28.5 1 204
Total: 0 6 28.6 1 205

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 1
66% 2
75% 2
80% 2
90% 4
95% 6
98% 204
99% 205
100% 205 (longest request)
root@DK:/home/daokr#

5）另一个压力测试工具

debian和ubuntu用户可以通过apt-get install siege来安装siege.

siege是一个跟ab.exe相似的http压力测试软件。

我们可以用siege来测试我们的网站和服务器性能。

siege -r 100 -c 10 http://www.domain.com/test.php

-r 是 repeat , -r 100是重复100次测试

-c 10是表示模拟10个用户同时并发连接

最后面是要测试的URL地址。

测试过程中可以随时按CTRL+C中止进程，siege会生成一个报告给我们。

我们可以同时根据siege的测试结果和监视服务器的负载情况，对系统压力状况进行一个深入了解和分析。接下来可以帮助我们判断该如何进行下一步操作，是继续优化配置，还是升级硬件。

6）客户端测试代码 client.php

 1 <?php 
 2 //创建一个socket套接流
 3 $socket = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP);
 4 /****************设置socket连接选项，这两个步骤你可以省略*************/
 5 //接收套接流的最大超时时间1秒，后面是微秒单位超时时间，设置为零，表示不管它
 6 socket_set_option($socket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, array("sec" => 10, "usec" => 0));
 7 //发送套接流的最大超时时间为6秒
 8 socket_set_option($socket, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, array("sec" => 10, "usec" => 0));
 9 /****************设置socket连接选项，这两个步骤你可以省略*************/
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11 //连接服务端的套接流，这一步就是使客户端与服务器端的套接流建立联系
12 if(socket_connect($socket,'localhost',8888) == false){
13     echo 'connect fail massege:'.socket_strerror(socket_last_error());
14 }else{
15     //像服务器写数据
16     $message = 'l love you my socket';
17     //转为GBK编码，处理乱码问题，这要看你的编码情况而定，每个人的编码都不同
18     $message = mb_convert_encoding($message,'GBK','UTF-8');
19     //向服务端写入字符串信息
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21     if(socket_write($socket,$message,strlen($message)) == false){
22         echo 'fail to write'.socket_strerror(socket_last_error());
23     }else{
24         echo 'client write  data success'.PHP_EOL;
25         //读取服务端返回来的套接流信息
26         while($callback = socket_read($socket, 1024)){
27             echo '服务器响应返回:'.PHP_EOL.$callback;
28         }
29     }
30 }
31 socket_close($socket);//工作完毕，关闭套接流
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33 ?>