前一陣子，設(shè)計LAJP時需要在PHP中生成唯一ID，看似小菜一碟卻著實讓我為難了，在Java中一個同步方法即可搞定的事，但在PHP中卻沒有好的解決思路。

在網(wǎng)上搜了搜，有兩個辦法但都不太好：一個是簡單的以進(jìn)程ID+時間戳，或進(jìn)程ID+隨機(jī)數(shù)來產(chǎn)生近似的唯一ID，雖簡單但對于追求“完美”的我不愿這樣湊合，再說Apache2以后進(jìn)程會維持相當(dāng)長得時間，生成的ID發(fā)生碰撞的幾率還是比較大的；第二個思路是通過Mysql的自增字段，這個就更不能考慮了，效率低不說，我的設(shè)計里壓根就沒數(shù)據(jù)庫。

遞增ID的獲取是個過程：

   1. 從全局某個存儲中讀取ID
   2. 給ID加1
   3. 將ID重新存入全局存儲

在多進(jìn)程或線程的程序中需要將上述3步作為單步的原子操作，才能保證ID的唯一。

Java中很好解決，這是因為Java程序大多以多線程方式運行，每個線程都能共享Java進(jìn)程中的變量，并能方便的加線程鎖控制線程的運轉(zhuǎn)同步。在PHP中ID全局存儲沒問題，可以放在session中，大不了放在文件中，但進(jìn)程間同步就是問題了。

實際上進(jìn)程調(diào)度、管理是操作系統(tǒng)內(nèi)核必須實現(xiàn)的功能，今天介紹的信號量（也稱為信號燈）就是在Unix/Linux上解決進(jìn)程同步的一項技術(shù)。

信號燈原是用在鐵路上的管理機(jī)制，我們今天看到的鐵路大多是雙線并行，但有的路段受山勢、地形影響只有單條鐵軌，必須保證同一時間只能有一列火車運行通過這些路段。早先鐵路上就是用信號燈來管理的：沒有火車經(jīng)過時，信號等處于閑置狀態(tài)，一旦有火車進(jìn)入此路段，信號燈即變?yōu)樵谟脿顟B(tài)，其他的火車經(jīng)過時就需要等待，等待先前的火車駛出路段信號等變?yōu)殚e置后，才能進(jìn)入此路段，一旦又有火車進(jìn)入，信號燈又變?yōu)榉泵?.....，以此來保障鐵路運行的安全暢通。

Unix系統(tǒng)就像鐵路管理局控制信號燈一樣管理控制信號量的狀態(tài)，因此也可以這樣說信號量是由內(nèi)核管理的，信號量不僅能控制進(jìn)程間的同步，同樣可以控制線程間的同步。

信號量屬于系統(tǒng)進(jìn)程間通訊技術(shù)(IPC)，今天我們只從PHP角度介紹信號量的使用，有關(guān)IPC的技術(shù)細(xì)節(jié)可參考Stevens的權(quán)威著作《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程第二卷 進(jìn)程間通信》。

先看最終的代碼：
001    <?php
002
003    // ---------------------------------------------------
004    // 遞增序列號ID(1~1000000000)
005    //
006    // ID存儲在共享內(nèi)存中(shared memory)，通過信號燈(semaphore)同步
007    // ---------------------------------------------------
008
009    $IPC_KEY = 0x1234;   //System V IPC KEY
010    $SEQ_KEY = "SEQ";    //共享內(nèi)存中存儲序列號ID的KEY
011
012    //創(chuàng)建或獲得一個現(xiàn)有的，以"1234"為KEY的信號量
013    $sem_id = sem_get($IPC_KEY);
014    //創(chuàng)建或關(guān)聯(lián)一個現(xiàn)有的，以"1234"為KEY的共享內(nèi)存
015    $shm_id = shm_attach($IPC_KEY, 64);
016
017    //占有信號量，相當(dāng)于上鎖，同一時間內(nèi)只有一個流程運行此段代碼
018    sem_acquire($sem_id);
019
020    //從共享內(nèi)存中獲得序列號ID
021    $id = @shm_get_var($shm_id, $SEQ_KEY);
022    if ($id == NULL || $id >= 1000000000)
023    {
024        $id = 1;
025    }
026    else
027    {
028        $id++;
029    }
030    //將"++"后的ID寫入共享內(nèi)存
031    shm_put_var($shm_id, $SEQ_KEY, $id);
032
033    //釋放信號量，相當(dāng)于解鎖
034    sem_release($sem_id);
035    //關(guān)閉共享內(nèi)存關(guān)聯(lián)
036    shm_detach($shm_id);
037
038    echo "序列號ID:{$id}";
039    ?>

009行，定義了一個16進(jìn)制的整形KEY，在PHP中只支持System V的IPC機(jī)制，需要通過一個KEY關(guān)聯(lián)到指定的資源（消息隊列、信號量、共享內(nèi)存）。
010 行，定義了一個在共享內(nèi)存中存儲遞增ID的KEY，這是PHP對System V共享內(nèi)存的閑置：需要通過類似hashtable的KEY-VALUE方式存儲變量。在上面的代碼中使用共享內(nèi)存做ID的存儲容器，也可以換為 Session、文件等其他機(jī)制，本文重點是信號量，有關(guān)共享內(nèi)存的知識以后在講（別忘了前面推薦的那本書）。
013行，獲得系統(tǒng)中的以1234為KEY的信號量，如果系統(tǒng)中沒有就創(chuàng)建一個。
015行，同13行相似，獲得系統(tǒng)中的以1234為KEY的共享內(nèi)存，如果系統(tǒng)中沒有就創(chuàng)建一個，第二個參數(shù)64表示創(chuàng)建64bytes大小的共享內(nèi)存。
018～034 行，同步代碼區(qū)，當(dāng)一個進(jìn)程或線程執(zhí)行sem_acquire函數(shù)占有了信號量，到它調(diào)用sem_release函數(shù)釋放信號量的過程內(nèi)，其他進(jìn)程或線程執(zhí)行到sem_acquire會阻塞。021行從共享內(nèi)存中獲得ID，函數(shù)shm_get_var前綴"@"是為了屏蔽出錯信息（第一次執(zhí)行時，共享內(nèi)存中并沒有以"SEQ"為KEY的數(shù)據(jù)，會在頁面上打印警告信息）。
其他語句非常簡單，不需多講。

程序編好后，訪問這個PHP頁面，會遞增的輸出數(shù)字。

我們可以通過系統(tǒng)命令ipcs查看在程序創(chuàng)建的信號量和共享內(nèi)存：

$ ipcs

------ Shared Memory Segments --------
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status
0x00001234 1212443    www-data  666        64         0        

------ Semaphore Arrays --------
key        semid      owner      perms      nsems    
0x00001234 163841     www-data  666        3       

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages

前兩段分別是共享內(nèi)存和信號量，0x00001234既是我們創(chuàng)建的KEY。

也可以通過命令ipcrm刪除：

$ ipcrm -M 0x00001234         #刪除共享內(nèi)存
$ ipcrm -S 0x00001234         #刪除信號量

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PHP手冊中關(guān)于IPC的資料非常少，這點也不難想象，Stevens已經(jīng)在十幾年前講得透透的東東，在PHP中只是包裝了一下，還有多少必要去深入說明呢？
文本只是借著ID說了說信號量的使用，如果您有更簡單的生成自增ID的辦法，還望賜教。
可能有朋友還想了解信號量的執(zhí)行效率，我這里用一句過時的流行語總結(jié)： 相當(dāng)?shù)目臁?br />

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