PHP アプリケーションでの同時(shí)実行性と並列処理の処理

同時(shí)実行性と並列性は、しばしば同じ意味で使用されますが、特にアプリケーションのパフォーマンスの観點(diǎn)では、明確な意味を持ちます。 PHP アプリケーションでは、PHP の同期実行モデルにより、これらの概念を管理することが困難になる場合があります。ただし、アプリケーションの要件に応じて、同時(shí)実行性と並列処理を効果的に処理するために利用できる手法やツールがいくつかあります。

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1.同時(shí)実行性と並列性

• 同時(shí)実行性 は、アプリケーションが複數(shù)のタスクを切り替えて同時(shí)に処理できる能力を指します。必ずしもタスクを同時(shí)に実行する必要はありませんが、通常は実行をインターリーブすることにより、タスクを同時(shí)に実行しているかのような錯(cuò)覚を與えます。
• 並列処理 は、複數(shù)の CPU コアを利用して、複數(shù)のタスクを同時(shí)に、文字通り並列的に実行することを指します。

PHP は基本的にシングルスレッド言語であるため、並列処理を?qū)g現(xiàn)するには通常、追加のライブラリまたはツールが必要です。ただし、同時(shí)実行性は、適切なアプローチを使用すれば、PHP の同期モデル內(nèi)で処理できます。

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2. PHP での同時(shí)実行性の処理

PHP の同時(shí)実行性は、さまざまな方法で実現(xiàn)できます。

a. pcntl_fork() によるマルチプロセス (フォーク) の使用

PHP は、プロセスを管理するための pcntl (プロセス コントロール) 拡張機(jī)能を提供します。この拡張機(jī)能を使用すると、新しいプロセスをフォークすることができ、それぞれが別のタスクを同時(shí)に処理できます。

例:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

このアプローチでは、子プロセスをフォークしてタスクを並列処理することで同時(shí)実行が可能ですが、各プロセスが獨(dú)立して実行されるため、真の並列処理ではありません。

制限事項(xiàng):

• pcntl 拡張機(jī)能は、すべての PHP セットアップ (共有ホスティング環(huán)境など) で利用できるわけではありません。
• プロセスのオーバーヘッドのため、大量の計(jì)算を必要とするタスクには理想的ではありません。

b.マルチスレッドでの pthread の使用 (非推奨)

pthreads 拡張機(jī)能により、PHP でマルチスレッドを?qū)g裝できるようになりました。これにより、PHP が同じプロセス內(nèi)でスレッドを作成できる真の並列処理が提供されました。ただし、この拡張機(jī)能は PHP 7.4 の時(shí)點(diǎn)で非推奨となり、推奨されなくなりました。

代替手段: PHP の新しいバージョンの場合は、並列 (以下を參照) などのより最新の技術(shù)や、メッセージ キューなどの外部サービスを使用する必要があります。

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3. PHP での並列処理の処理

PHP で並列処理 (タスクの真の同時(shí)実行) を?qū)g現(xiàn)するには、マルチ処理機(jī)能またはマルチスレッド機(jī)能が必要です。 PHP には言語レベルでこれをサポートする機(jī)能が組み込まれていませんが、並列処理を?qū)g裝できる外部ライブラリとツールがあります。

a.並列拡張機(jī)能の使用 (PHP 7.2 で推奨)

並列拡張機(jī)能は、PHP のマルチスレッドのための最新のソリューションです。これにより、PHP スクリプトで並列タスクを作成し、それらを異なる CPU コア間で同時(shí)に実行できるようになります。

例:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

これにより、マルチコア プロセッサを利用してタスクを並列実行できるようになります。並列拡張機(jī)能は、pthread よりもはるかに効率的で使いやすいです。

利點(diǎn):

• 最新の PHP バージョンとの真の並列処理を提供します。
• スレッド間の並列実行と通信のためのシンプルな API。

制限事項(xiàng):

• 並列拡張機(jī)能はすべての PHP 環(huán)境で利用できるわけではありません。
• これは主にコマンドライン PHP 用に設(shè)計(jì)されており、Web リクエストではうまく動(dòng)作しない可能性があります。

b.外部ツールを使用した並列処理

• Gearman: Gearman は、タスクを複數(shù)のワーカーに分散できるジョブ サーバーです。これにより、PHP アプリケーションはタスクを複數(shù)のマシンまたはプロセスにオフロードして、同時(shí)実行性と並列性を?qū)g現(xiàn)できます。 Gearman は、非同期に分散および処理できるジョブに適しています。

• RabbitMQ: RabbitMQ のようなメッセージ ブローカーは、複數(shù)のワーカーにタスクを分散するのに役立ちます。タスクをキューに送信することで、異なるワーカーがタスクを同時(shí)に処理できます。これは、タスクを互いに獨(dú)立して実行できる場合に適したソリューションです。

• ReactPHP と Swoole: イベント駆動(dòng)型の同時(shí)実行の場合、ReactPHP や Swoole などのライブラリを使用して非同期タスクを処理できます。 ReactPHP ではノンブロッキング I/O 操作が可能で、アプリケーション內(nèi)での同時(shí)リクエストをより効率的に行うことができます。 Swoole はコルーチンベースの並列処理を提供し、PHP が複數(shù)の実行スレッドを管理できるようにします。

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4.同時(shí) I/O の管理 (ノンブロッキング)

PHP アプリケーションで同時(shí)実行性が必要になることが多い重要な領(lǐng)域の 1 つは、データベース クエリ、API 呼び出し、ファイルの読み取り/書き込みなど、I/O バウンドのタスクです。ノンブロッキング I/O の場合は、以下を使用できます。

a. ReactPHP

ReactPHP は、ブロックせずに非同期 I/O 操作を処理できる低レベル ライブラリです。イベント ループを使用して、追加のスレッドやプロセスを必要とせずに複數(shù)のタスクを同時(shí)に処理します。

例:

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

この例では、ReactPHP により、メインの実行をブロックすることなく HTTP リクエストを同時(shí)に処理できます。

b.スウール

Swoole は、非同期、並列、およびコルーチンの機(jī)能を提供する、高性能のコルーチン ベースの PHP 拡張機(jī)能です。タスクを同時(shí)並行的に処理するように設(shè)計(jì)されているため、多數(shù)のリクエストを同時(shí)に処理する必要がある PHP アプリケーションに最適です。

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5. PHP における同時(shí)実行性と並列性に関する考慮事項(xiàng)

PHP は本質(zhì)的に同時(shí)実行性や並列処理を処理するように構(gòu)築されているわけではありませんが、これらの技術(shù)とライブラリは、複數(shù)のタスクを同時(shí)または並行して管理するのに役立ちます。 PHP で同時(shí)実行性と並列処理を扱う際の考慮事項(xiàng)をいくつか示します。

• リソース管理: 同時(shí)実行性と並列処理の処理には通常、より多くのメモリと CPU リソースが必要となるため、アプリケーションのリソース使用狀況を注意深く監(jiān)視する必要があります。
• エラー処理: 同時(shí)プロセスまたは並列プロセスでのエラーの管理は難しい場合があります。各プロセスまたはスレッドで例外とエラーを適切に処理してください。
• データベース接続: 並列タスクにデータベース クエリが含まれる場合は、各プロセス/スレッドに獨(dú)自のデータベース接続があることを確認(rèn)するか、競合を避けるために接続プーリングを使用してください。
• 環(huán)境: 一部の同時(shí)実行および並列処理技術(shù) (並列拡張、pcntl など) は、実行時(shí)間やメモリが制限されている Web サーバー (共有ホスティングなど) では機(jī)能しない可能性があります。これらのツールは通常、CLI ベースの PHP アプリケーションに適しています。

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結(jié)論

PHP で

同時(shí)実行性 と 並列性 を処理するには、PHP が複數(shù)のプロセスとスレッドでどのように動(dòng)作するかを理解する必要があります。 pcntl、Parallel などの拡張機(jī)能、または ReactPHP や Swoole などのライブラリを使用することで、開発者は複數(shù)のタスクを同時(shí)にまたは並行して処理できるため、I/O バウンドおよび CPU バウンドのパフォーマンスが向上します。バインドされたタスク。

適切なツールの選択は、I/O バウンドのタスク (ReactPHP または Swoole) を処理しているかどうか、または複數(shù)の CPU コアにわたるタスクを処理する必要があるかどうか (並列または pcntl を使用) など、アプリケーションの要件によって異なります。 .

以上がPHP アプリケーションでの同時(shí)実行性と並列性の処理: テクニックとツールの詳細(xì)內(nèi)容です。詳細(xì)については、PHP 中國語 Web サイトの他の関連記事を參照してください。