PHP 共享記憶體兩大擴充套件實戰：shmop 與 shm

前言

PHP 提供兩組共享記憶體 API：shmop（需編譯參數 --enable-shmop）與 Semaphore 擴充套件中的 shm_* 函式。前者操作原始記憶體區塊，後者以鍵值對方式存取，開發體驗較佳。

方案一：shmop 低階操作

$shm_key = ftok(__FILE__, 't');
// 開啟/建立共享記憶體：c=建立或開啟，0644=權限，1024=位元組大小
$shm_id = shmop_open($shm_key, "c", 0644, 1024);

// 寫入（偏移量需在範圍內）
$size = shmop_write($shm_id, 'songjiankang', 0);
echo "write into {$size}";

// 讀取
$data = shmop_read($shm_id, 0, 100);
var_dump($data);

// 標記刪除（無進程存取時系統自動回收）
shmop_delete($shm_id);
// 關閉連結
shmop_close($shm_id);

方案二：shm_* 鍵值對介面（推薦）

$key = ftok(__DIR__, 'a');
$shm_id = shm_attach($key, 1024, 0777);
if ($shm_id === false) die('Unable to create shared memory segment');

// 設值
shm_put_var($shm_id, 111, 'value');
// 取值
$value = shm_get_var($shm_id, 111);
var_dump($value);
// 刪除特定鍵
// shm_remove_var($shm_id, 111);
// 移除整個段
shm_remove($shm_id);
// 斷開
shm_detach($shm_id);

進階應用：共享記憶體 + 信號量實作佇列

結合 shmop 與 sem 實現環狀佇列，支援多進程安全入隊/出隊。

class ShmQueue {
    private $maxQSize = 0;
    private $front = 0;
    private $rear = 0;
    private $blockSize = 256;
    private $memSize = 25600;
    private $shmId = 0;
    private $filePtr = './shmq.ptr';
    private $semId = 0;

    public function __construct() {
        $shmkey = ftok(__FILE__, 't');
        $this->shmId = shmop_open($shmkey, "c", 0644, $this->memSize);
        $this->maxQSize = $this->memSize / $this->blockSize;
        $this->semId = sem_get($shmkey, 1);
        sem_acquire($this->semId); // 進入臨界區
        $this->init();
    }

    private function init() {
        if (file_exists($this->filePtr)) {
            $contents = file_get_contents($this->filePtr);
            $data = explode('|', $contents);
            if (isset($data[0], $data[1])) {
                $this->front = (int)$data[0];
                $this->rear = (int)$data[1];
            }
        }
    }

    public function getLength() {
        return (($this->rear - $this->front + $this->memSize) % $this->memSize) / $this->blockSize;
    }

    public function enQueue($value) {
        if ($this->ptrInc($this->rear) == $this->front) return false; // 滿
        $data = $this->encode($value);
        shmop_write($this->shmId, $data, $this->rear);
        $this->rear = $this->ptrInc($this->rear);
        return true;
    }

    public function deQueue() {
        if ($this->front == $this->rear) return false; // 空
        $value = shmop_read($this->shmId, $this->front, $this->blockSize - 1);
        $this->front = $this->ptrInc($this->front);
        return $this->decode($value);
    }

    private function ptrInc($ptr) {
        return ($ptr + $this->blockSize) % $this->memSize;
    }

    private function encode($value) {
        $data = serialize($value) . "__eof";
        if (strlen($data) > $this->blockSize - 1) {
            throw new Exception(strlen($data) . " is overload block size!");
        }
        return $data;
    }

    private function decode($value) {
        $data = explode("__eof", $value);
        return unserialize($data[0]);
    }

    public function __destruct() {
        $data = $this->front . '|' . $this->rear;
        file_put_contents($this->filePtr, $data);
        sem_release($this->semId); // 離開臨界區
    }
}

使用範例

// 入隊
$shmq = new ShmQueue();
$shmq->enQueue('test data');
unset($shmq); // 釋放鎖

// 出隊
$shmq = new ShmQueue();
$data = $shmq->deQueue();
unset($shmq);

總結

• shmop 適合需要精確控制記憶體佈局、處理二進位資料的場景。
• shm_* 封裝序列化與鍵值存取，開發效率高，適合一般資料共享。
• 兩者不互通，專案中擇一使用。
• 生產環境務必搭配信號量保護臨界區，並妥善處理資源清理。