PHP 多進程程式設計實戰：從 fork 到訊號控制

前言：為什麼需要多進程？

PHP 傳統上是單進程、同步阻塞的執行模型。面對高併發任務、長時間運行的背景作業或需並行處理的資料任務，多進程能顯著提升吞吐量。本文介紹基於 pcntl 擴展的多進程基礎：進程創建、任務分配、僵屍進程回收與訊號處理。

環境需求

• Linux / BSD / Unix 系統（Windows 不支援 pcntl）
• PHP 編譯時啟用 --enable-pcntl 且未禁用 posix
• 執行 php -m 確認 pcntl 和 posix 已載入

核心概念：fork 與進程關係

pcntl_fork() 會創建子進程，父子進程代碼完全相同，唯一區別在於回傳值：

• 父進程：回傳子進程 PID（>0）
• 子進程：回傳 0
• 失敗：回傳 -1

$pid = pcntl_fork();
if ($pid === -1) {
    die('fork failed');
} elseif ($pid === 0) {
    // 子進程邏輯
    echo "Child PID: " . getmypid() . PHP_EOL;
} else {
    // 父進程邏輯
    echo "Parent PID: " . getmypid() . ", Child PID: $pid" . PHP_EOL;
}

任務分配模式

透過 $pid 的不同值，在同一腳本中編寫父子進程各自的業務邏輯：

$parentPid = getmypid();
$pid = pcntl_fork();
if ($pid === 0) {
    // 子進程：執行耗時任務
    sleep(rand(10, 30));
    exit(0);
} else {
    // 父進程：繼續處理其他事務或等待子進程
}

僵屍進程與回收機制

子進程結束而父進程未回收時，會變成僵屍進程（STAT Z），佔用 PID 資源。兩種回收方式：

1. 阻塞等待：pcntl_wait($status) 讓父進程掛起，直到有子進程結束。
2. 訊號驅動：子進程結束時核心發送 SIGCHLD 給父進程，父進程在訊號處理器中呼叫 pcntl_wait()。

// 方式一：簡單阻塞
while (($pid = pcntl_wait($status)) > 0) {
    echo "Reaped child $pid" . PHP_EOL;
}

訊號處理：讓進程響應外部事件

註冊訊號處理器

function signalHandler($signo) {
    switch ($signo) {
        case SIGINT:
            echo "Caught SIGINT, shutting down..." . PHP_EOL;
            exit(0);
        case SIGCHLD:
            while (pcntl_wait($status) > 0) {}
            break;
    }
}
pcntl_signal(SIGINT, 'signalHandler');
pcntl_signal(SIGCHLD, 'signalHandler');

訊號分發機制

PHP 5.3+ 使用 pcntl_signal_dispatch() 主動檢查並分發訊號；舊版本需 declare(ticks=1)（效能較差）。長時間運行的循環中必須定期呼叫分發函數：

while (true) {
    // 業務邏輯
    pcntl_signal_dispatch(); // 處理待決訊號
    sleep(1);
}

進階：父進程管理子進程群

• 父進程記錄所有子進程 PID
• 接收 SIGTERM 時，遍歷發送 SIGTERM 給各子進程
• 使用 posix_kill($pid, SIGTERM) 發送訊號
• 守護進程模式：忽略 SIGHUP、脫離終端、重定向標準輸出

實戰練習建議

嘗試實作一個「進程池」：固定數量 Worker 進程，任務隊列分發，支援平滑重載（SIGUSR1 重讀配置）、優雅關閉（SIGTERM 完成當前任務後退出）、心跳監控。

總結

PHP 多進程雖不如 Go 或 Java 線程輕量，但透過 pcntl 仍能構建高效的並行處理系統。關鍵在於理解 fork 的複製語義、妥善處理僵屍進程、善用訊號機制進行進程間協作。生產環境建議搭配 Supervisor 或 Systemd 管理進程生命週期。