如何使用PHP構(gòu)建一個高性能的彈幕后端服務
現(xiàn)在很多網(wǎng)站都流行使用“彈幕”這種形式來實現(xiàn)互動。看到現(xiàn)在各種網(wǎng)站都有酷炫的彈幕飛過，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)建一個高性能的彈幕后端服務呢？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說白了和公共聊天室的后端原理十分相似，都是一個客戶端發(fā)送消息給服務端，服務端再將收到的消息廣播給其他的客戶端。對于后端來說他們幾乎沒區(qū)別，區(qū)別就在于前端。
好在我們有一個前端彈幕插件，這個插件是一個jquery插件，github地址：https://github.com/chiruom/jquery.danmu.js，基本上會使用jquery語法，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都是同一時間幾萬人在線，幾千人同時發(fā)彈幕，如果靠ajax輪詢一個php接口的話服務器會吃不消的。且彈幕消息存儲方案略顯復雜，有人問為什么要存儲呢？因為ajax使用的HTTP協(xié)議是無狀態(tài)協(xié)議，A客戶端和B客戶端之間對于服務器來說沒有任何標志，如果服務器要確保A客戶端和B客戶端分別在兩次請求的時候服務器只返回這兩個客戶端沒有獲取過的彈幕消息，那么服務器端就必須使用一個緩存來標識某某客戶端看過哪條彈幕消息。綜上所述ajax可以實現(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WebSocket這種基于HTTP協(xié)議之上的即時通信協(xié)議來替代ajax這種傳統(tǒng)的我問你答的老舊通信模式。而我們是PHPer，對于我們這種只懂PHP的人該如何編寫WebSocket服務端呢？好在我們又得知PHP有一個Swoole擴展，我們在PHP語言中使用它可以很方便的構(gòu)建一個WebSocket服務端。
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)對它的一段簡短的介紹。
PHP的異步、并行、高性能網(wǎng)絡通信引擎，使用純C語言編寫，提供了PHP語言的異步多線程服務器，異步TCP/UDP網(wǎng)絡客戶端，異步MySQL，異步Redis，數(shù)據(jù)庫連接池，AsyncTask，消息隊列，毫秒定時器，異步文件讀寫，異步DNS查詢。 Swoole內(nèi)置了Http/WebSocket服務器端/客戶端、Http2.0服務器端。
Swoole可以廣泛應用于互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、企業(yè)軟件、云計算、網(wǎng)絡游戲、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)絡通信框架，可以使企業(yè)IT研發(fā)團隊的效率大大提升，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
Swoole內(nèi)置了Http/WebSocket服務器端/客戶端
意味著我們可以通過它構(gòu)建WebSocket的服務端。看到這里我們是不是就急急忙忙去拿官網(wǎng)的WebSocket服務端代碼做測試呢？不，Swoole是一個PHP擴展，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擴展的依賴，這也是我們使用任何語言的任何外部包，外部模塊，外部擴展最先要了解的問題。
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++庫時需要使用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等擴展。PHP只需安裝最基本的擴展即可
意味著我們Windows下是無法使用這個擴展了（其實可以借助cygwin在win下使用swoole，但是考慮到我們使用swoole擴展就是為了性能，也為了熟悉以后的生產(chǎn)環(huán)節(jié)部署做準備，強烈推薦在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，這個版本的yum安裝的php直接就是PHP7最新版，根本無需考慮其他問題，當然你喜歡圖形界面，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。
接著我們便來安裝這個擴展，推薦使用PECL來安裝，只需要一條
pecl install swoole
即可，非常方便。當然你要編譯安裝，具體步驟請參考http://wiki.swoole.com/wiki/page/6.html
安裝完擴展之后在命令行下輸入
php -m
檢查，如果有swoole那么說明安裝成功了。
接下來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
沒錯就是這個樣子，兩個瀏覽器之前完全獨立使用Websocket連接服務端，因此對于服務端來說這兩個瀏覽器就相當于兩個完全處在不同機器上的客戶端。
效果看完了就開始來講代碼吧。
我們先看看官網(wǎng)的WebSocket服務端示例代碼。
$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();
我們看到這個代碼的第一行先是new了一個WebSocket服務端對象，并且在構(gòu)造方法中的第一個參數(shù)指定了服務端監(jiān)聽的IP，第二個參數(shù)指定了服務端監(jiān)聽的端口。然后使用on方法為每一個事件設置了回調(diào)函數(shù)，最后一行start方法正式開始運行服務端。
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)動異步非阻塞特性，正因為是這種特性，每一個獨立的事件（請求）會在服務端接收到之后分別異步處理，他們之間無需互相等待，這也是Swoole性能高的原因所在。
我們來分別剖析一下每一個事件的含義。
$serv->on('Open', function($server, $req) {
echo "connection open: ".$req->fd;
});
顧名思義，Open表示打開一個新的鏈接，并且在事件觸發(fā)之后echo出連接上服務端的客戶端id，該客戶端唯一id為回調(diào)函數(shù)第二個參數(shù)中的fd字段。這也是服務端區(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表示消息到達服務端的事件，并且在事件觸發(fā)之后echo出發(fā)送給服務端的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為回調(diào)函數(shù)第二個參數(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)的第一個參數(shù)中的push方法，它是一個服務端給客戶的發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，第一個參數(shù)為要發(fā)送的客戶端id，第二個為要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這里的含義是向發(fā)給服務端消息的那個客戶端發(fā)送["hello", "world"]這個數(shù)組（方括號寫數(shù)組為PHP5.4的新特性，如果你是PHP5.3請使用傳統(tǒng)的array工廠函數(shù)生成數(shù)組）經(jīng)過json序列化之后的數(shù)據(jù)。
$serv->on('Close', function($server, $fd) {
echo "connection close: ".$fd;
});
最后一個事件Close更加容易理解，就是關(guān)閉事件，當然關(guān)閉的不是服務端，而是客戶端，可以理解為客戶端與服務端斷開連接的事件。回調(diào)函數(shù)中的代碼含義為echo出與服務端斷開連接的那個客戶端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還用到了一個之前沒有提到過的成員，也就是swoole_websocket_server對象的connections成員，這個成員中保存了所有已連接上該WebSocket服務端的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)將所有服務端收到的彈幕消息都發(fā)送給其他已連接上該服務端的客戶端即可。
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對象
console.log(text_obj);
var new_obj = eval('(' + text_obj + ')'); //轉(zhuǎn)化為js對象
jQuery('#danmu').danmu("add_danmu", new_obj); //向插件中添加該danmu對象
};
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WebSocket客戶端連接對象，通過該對象的各種事件進行對應的操作，和服務端是不是很像？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最基礎(chǔ)最原始的彈幕平臺。我們也了解到了使用PHP開發(fā)一個彈幕平臺需要涉及到的技術(shù)有WebSocket，Swoole擴展，甚至碰到了很多初級開發(fā)者平時不怎么接觸的工具，比如說PECL，比如說Linux。
其實PHP結(jié)合Swoole擴展還可以做很多事情，比如說對接各種家電，對接各種硬件接口實現(xiàn)在Web端實時控制家電，又比如說結(jié)合樹莓派做智能小車，通過web端進行遙控等等，各種新奇的玩法等你發(fā)現(xiàn)。誰說PHP只能做Web開發(fā)？PHP擁有了Swoole擴展其實能做的事情還有很多，Swoole就像他的宣傳標題一樣：重新定義PHP。
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