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如何使用PHP構(gòu)建一個(gè)高性能的彈幕后端服務(wù)
現(xiàn)在很多網(wǎng)站都流行使用“彈幕”這種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。看到現(xiàn)在各種網(wǎng)站都有酷炫的彈幕飛過(guò)，我們是不是也想給自己的網(wǎng)站加入彈幕功能呢？如何使用PHP構(gòu)建一個(gè)高性能的彈幕后端服務(wù)呢？下面小編為大家解答一下，希望能幫到您！
首先彈幕的后端其實(shí)說(shuō)白了和公共聊天室的后端原理十分相似，都是一個(gè)客戶端發(fā)送消息給服務(wù)端，服務(wù)端再將收到的消息廣播給其他的客戶端。對(duì)于后端來(lái)說(shuō)他們幾乎沒(méi)區(qū)別，區(qū)別就在于前端。
好在我們有一個(gè)前端彈幕插件，這個(gè)插件是一個(gè)jquery插件，github地址：https://github.com/chiruom/jquery.danmu.js，基本上會(huì)使用jquery語(yǔ)法，看看示例代碼就可以傻瓜化使用。
前端已經(jīng)有了解決方案，但是后端呢？前端如何與后端通訊？用傳統(tǒng)的ajax輪詢嗎？不行，這樣效率太低，想想各大火爆的直播平臺(tái)都是同一時(shí)間幾萬(wàn)人在線，幾千人同時(shí)發(fā)彈幕，如果靠ajax輪詢一個(gè)php接口的話服務(wù)器會(huì)吃不消的。且彈幕消息存儲(chǔ)方案略顯復(fù)雜，有人問(wèn)為什么要存儲(chǔ)呢？因?yàn)閍jax使用的HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)協(xié)議，A客戶端和B客戶端之間對(duì)于服務(wù)器來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何標(biāo)志，如果服務(wù)器要確保A客戶端和B客戶端分別在兩次請(qǐng)求的時(shí)候服務(wù)器只返回這兩個(gè)客戶端沒(méi)有獲取過(guò)的彈幕消息，那么服務(wù)器端就必須使用一個(gè)緩存來(lái)標(biāo)識(shí)某某客戶端看過(guò)哪條彈幕消息。綜上所述ajax可以實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的彈幕通信方案，但是很麻煩。
好在最新的HTML5中加入了WebSocket協(xié)議，我們可以通過(guò)WebSocket這種基于HTTP協(xié)議之上的即時(shí)通信協(xié)議來(lái)替代ajax這種傳統(tǒng)的我問(wèn)你答的老舊通信模式。而我們是PHPer，對(duì)于我們這種只懂PHP的人該如何編寫WebSocket服務(wù)端呢？好在我們又得知PHP有一個(gè)Swoole擴(kuò)展，我們?cè)赑HP語(yǔ)言中使用它可以很方便的構(gòu)建一個(gè)WebSocket服務(wù)端。
關(guān)于Swoole的介紹可以參照他的官網(wǎng)http://www.swoole.com/，下面引用官網(wǎng)對(duì)它的一段簡(jiǎn)短的介紹。
PHP的異步、并行、高性能網(wǎng)絡(luò)通信引擎，使用純C語(yǔ)言編寫，提供了PHP語(yǔ)言的異步多線程服務(wù)器，異步TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)客戶端，異步MySQL，異步Redis，數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，AsyncTask，消息隊(duì)列，毫秒定時(shí)器，異步文件讀寫，異步DNS查詢。 Swoole內(nèi)置了Http/WebSocket服務(wù)器端/客戶端、Http2.0服務(wù)器端。
Swoole可以廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、企業(yè)軟件、云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)游戲、物聯(lián)網(wǎng)（IOT）、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居等領(lǐng)域。 使用PHP+Swoole作為網(wǎng)絡(luò)通信框架，可以使企業(yè)IT研發(fā)團(tuán)隊(duì)的效率大大提升，更加專注于開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。
先別被Swoole這么多的功能嚇到了。我們先關(guān)注這里面的重點(diǎn)
Swoole內(nèi)置了Http/WebSocket服務(wù)器端/客戶端
意味著我們可以通過(guò)它構(gòu)建WebSocket的服務(wù)端�？吹竭@里我們是不是就急急忙忙去拿官網(wǎng)的WebSocket服務(wù)端代碼做測(cè)試呢？不，Swoole是一個(gè)PHP擴(kuò)展，意味著我們還得去安裝它。是不是直接去下載so文件然后在php.ini中加入extension=swoole.so就可以了呢？還不是，我們先去看看Swoole擴(kuò)展的依賴，這也是我們使用任何語(yǔ)言的任何外部包，外部模塊，外部擴(kuò)展最先要了解的問(wèn)題。
參考官網(wǎng)：http://wiki.swoole.com/wiki/page/7.html
環(huán)境依賴
僅支持Linux，F(xiàn)reeBSD，MacOS，3類操作系統(tǒng)
Linux內(nèi)核版本2.3.32以上
PHP5.3.10以上版本，包括PHP7
gcc4.4以上版本或者clang
cmake2.4+，編譯為libswoole.so作為C/C++庫(kù)時(shí)需要使用cmake
PHP版本依賴
swoole僅支持PHP5.3.10或更高版本，建議使用PHP5.4+
swoole不依賴php的stream、sockets、pcntl、posix、sysvmsg等擴(kuò)展。PHP只需安裝最基本的擴(kuò)展即可
意味著我們Windows下是無(wú)法使用這個(gè)擴(kuò)展了（其實(shí)可以借助cygwin在win下使用swoole，但是考慮到我們使用swoole擴(kuò)展就是為了性能，也為了熟悉以后的生產(chǎn)環(huán)節(jié)部署做準(zhǔn)備，強(qiáng)烈推薦在linux下開發(fā)），那么我們把開發(fā)環(huán)境轉(zhuǎn)移到Linux下進(jìn)行吧。
接著還要求Linux內(nèi)核版本為2.3.32以上，PHP為5.3.10以上，那么我們就用最新的CentOS吧，這個(gè)版本的yum安裝的php直接就是PHP7最新版，根本無(wú)需考慮其他問(wèn)題，當(dāng)然你喜歡圖形界面，用Ubuntu也可以。其他的基本上最新的Linux發(fā)行版都是符合版本要求的。
接著我們便來(lái)安裝這個(gè)擴(kuò)展，推薦使用PECL來(lái)安裝，只需要一條
pecl install swoole
即可，非常方便。當(dāng)然你要編譯安裝，具體步驟請(qǐng)參考http://wiki.swoole.com/wiki/page/6.html
安裝完擴(kuò)展之后在命令行下輸入
php -m
檢查，如果有swoole那么說(shuō)明安裝成功了。
接下來(lái)就正式開始我們的編碼旅程了。
開始編碼旅程之前我們先看看最基礎(chǔ)的效果原型是什么樣子
沒(méi)錯(cuò)就是這個(gè)樣子，兩個(gè)瀏覽器之前完全獨(dú)立使用Websocket連接服務(wù)端，因此對(duì)于服務(wù)端來(lái)說(shuō)這兩個(gè)瀏覽器就相當(dāng)于兩個(gè)完全處在不同機(jī)器上的客戶端。
效果看完了就開始來(lái)講代碼吧。
我們先看看官網(wǎng)的WebSocket服務(wù)端示例代碼。
$serv = new SwooleWebsocketServer("127.0.0.1", 9502);
$serv->on('Open', function($server, $req) {
echo "connection open: ".$req->fd;
});
$serv->on('Message', function($server, $frame) {
echo "message: ".$frame->data;
$server->push($frame->fd, json_encode(["hello", "world"]));
});
$serv->on('Close', function($server, $fd) {
echo "connection close: ".$fd;
});
$serv->start();
我們看到這個(gè)代碼的第一行先是new了一個(gè)WebSocket服務(wù)端對(duì)象，并且在構(gòu)造方法中的第一個(gè)參數(shù)指定了服務(wù)端監(jiān)聽的IP，第二個(gè)參數(shù)指定了服務(wù)端監(jiān)聽的端口。然后使用on方法為每一個(gè)事件設(shè)置了回調(diào)函數(shù)，最后一行start方法正式開始運(yùn)行服務(wù)端。
這種寫法非常像Javascript里面的異步調(diào)用，這也是Swoole中的事件驅(qū)動(dòng)異步非阻塞特性，正因?yàn)槭沁@種特性，每一個(gè)獨(dú)立的事件（請(qǐng)求）會(huì)在服務(wù)端接收到之后分別異步處理，他們之間無(wú)需互相等待，這也是Swoole性能高的原因所在。
我們來(lái)分別剖析一下每一個(gè)事件的含義。
$serv->on('Open', function($server, $req) {
echo "connection open: ".$req->fd;
});
顧名思義，Open表示打開一個(gè)新的鏈接，并且在事件觸發(fā)之后echo出連接上服務(wù)端的客戶端id，該客戶端唯一id為回調(diào)函數(shù)第二個(gè)參數(shù)中的fd字段。這也是服務(wù)端區(qū)分客戶端的唯一id。
$serv->on('Message', function($server, $frame) {
echo "message: ".$frame->data;
$server->push($frame->fd, json_encode(["hello", "world"]));
});
同樣顧名思義，Message表示消息到達(dá)服務(wù)端的事件，并且在事件觸發(fā)之后echo出發(fā)送給服務(wù)端的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為回調(diào)函數(shù)第二個(gè)參數(shù)的data字段。另外我們還看到它調(diào)用了$server->push，這是回調(diào)函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)中的push方法，它是一個(gè)服務(wù)端給客戶的發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，第一個(gè)參數(shù)為要發(fā)送的客戶端id，第二個(gè)為要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這里的含義是向發(fā)給服務(wù)端消息的那個(gè)客戶端發(fā)送["hello", "world"]這個(gè)數(shù)組（方括號(hào)寫數(shù)組為PHP5.4的新特性，如果你是PHP5.3請(qǐng)使用傳統(tǒng)的array工廠函數(shù)生成數(shù)組）經(jīng)過(guò)json序列化之后的數(shù)據(jù)。
$serv->on('Close', function($server, $fd) {
echo "connection close: ".$fd;
});
最后一個(gè)事件Close更加容易理解，就是關(guān)閉事件，當(dāng)然關(guān)閉的不是服務(wù)端，而是客戶端，可以理解為客戶端與服務(wù)端斷開連接的事件�；卣{(diào)函數(shù)中的代碼含義為echo出與服務(wù)端斷開連接的那個(gè)客戶端id。
基本的API都清楚了，下面就直接看代碼吧，短短二十行而已。
https://github.com/cw1997/danmu-demo/blob/master/server.php
$server = new swoole_websocket_server("0.0.0.0", 1997);
$server->on('open', function (swoole_websocket_server $server, $request) {
echo "server: handshake success with fd{$request->fd} ";
//$request->fd 是客戶端id
});
$server->on('message', function (swoole_websocket_server $server, $frame) {
echo "receive from {$frame->fd}:{$frame->data},opcode:{$frame->opcode},
fin:{$frame->finish} ";
//$frame->fd 是客戶端id，$frame->data是客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)
//服務(wù)端向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)是用$server->push( '客戶端id' , '內(nèi)容')
$data = $frame->data;
foreach($server->connections as $fd){
$server->push($fd , $data);//循環(huán)廣播
}});
$server->on('close', function ($ser, $fd) {
echo "client {$fd} closed ";
});
$server->start();
這里最核心的廣播代碼其實(shí)還用到了一個(gè)之前沒(méi)有提到過(guò)的成員，也就是swoole_websocket_server對(duì)象的connections成員，這個(gè)成員中保存了所有已連接上該WebSocket服務(wù)端的fd，也就是客戶端id。因此我們只要在message事件中使用foreach遍歷該成員，循環(huán)將所有服務(wù)端收到的彈幕消息都發(fā)送給其他已連接上該服務(wù)端的客戶端即可。
后端講完了再講講前端吧。
前端代碼也不是很多https://github.com/cw1997/danmu-demo/blob/master/
var ws = new WebSocket("ws://192.168.1.107:1997");
ws.onopen = function(){
console.log("握手成功");
ws.send('hello world!!!');
};
ws.onmessage = function(e){
console.log("message:" + e.data);
var time = jQuery('#danmu').data("nowtime") + 1;
var text_obj = '{ "text":"' + e.data + '" , "color":"green" ,"size":"1","position":"0","time":"' + time + '" ,"isnew":" "}'; //構(gòu)造加上了innew屬性的字符串danmu對(duì)象
console.log(text_obj);
var new_obj = eval('(' + text_obj + ')'); //轉(zhuǎn)化為js對(duì)象
jQuery('#danmu').danmu("add_danmu", new_obj); //向插件中添加該danmu對(duì)象
};
ws.onerror = function(){
console.log("error");
};
核心代碼都在這里，使用new WebSocket("ws://192.168.1.107:1997")創(chuàng)建一個(gè)WebSocket客戶端連接對(duì)象，通過(guò)該對(duì)象的各種事件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作，和服務(wù)端是不是很像？更多代碼解釋可以參考源代碼中的注釋，這里不做更多介紹。
看到這里相信作為一名PHPer的你也可以開發(fā)出屬于自己的彈幕系統(tǒng)了。這里展示的只是一個(gè)最基礎(chǔ)最原始的彈幕平臺(tái)。我們也了解到了使用PHP開發(fā)一個(gè)彈幕平臺(tái)需要涉及到的技術(shù)有WebSocket，Swoole擴(kuò)展，甚至碰到了很多初級(jí)開發(fā)者平時(shí)不怎么接觸的工具，比如說(shuō)PECL，比如說(shuō)Linux。
其實(shí)PHP結(jié)合Swoole擴(kuò)展還可以做很多事情，比如說(shuō)對(duì)接各種家電，對(duì)接各種硬件接口實(shí)現(xiàn)在Web端實(shí)時(shí)控制家電，又比如說(shuō)結(jié)合樹莓派做智能小車，通過(guò)web端進(jìn)行遙控等等，各種新奇的玩法等你發(fā)現(xiàn)。誰(shuí)說(shuō)PHP只能做Web開發(fā)？PHP擁有了Swoole擴(kuò)展其實(shí)能做的事情還有很多，Swoole就像他的宣傳標(biāo)題一樣：重新定義PHP。
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