Давно уже наткнулся на одну статью, автор которой приводит пример распараллеливания работы php-скриптов через сокеты, но некогда было ее прочитать. Ссылку на эту статью можете увидеть в конце поста. Вот, наконец, добрался до нее и после прочтения возникло дикое желание распараллелить всем известный пример вычисления числа PI на MPI. У меня двуядерная машинка, поэтому эффект от распараллеливания должен проявиться.

В итоге, переработав пример из статьи про распараллеливание, получилось два скрипта – test.php и pi.php. Первый скрипт является главным и управляет работой второго. Второй скрипт отвечает за вычисление числа PI, т.е. именно он запускается параллельно.

test.php

<?
// функция запуска параллельной задачи
function StartTask($server, $uri, $post) {
	$fp = fsockopen($server, 80);

	// формируем переменные для передачи скрипту методом POST
	$_post = Array();
	if (is_array($post)) {
		foreach ($post as $name => $value) {
			$_post[] = $name.'='.urlencode($value);
		}
	}
	$post = implode('&', $_post);

	stream_set_blocking($fp, false);
	stream_set_timeout($fp, 86400);

	// вызываем скрипт, передавая ему необходимые переменные
	fwrite($fp,
			"POST /$uri HTTP/1.1\r\nHost: $server \r\n".
			"Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n".
			"Content-Length: ".strlen($post)."\r\n".
			"Connection: close\r\n\r\n$post"
	);

	return $fp;
}

// эта функция берет вывод параллельного скрипта и возвращает его
function GetTaskOutput(&$fp) {
	if ($fp === false) {
		return false;
	}

	if (feof($fp)) {
		fclose($fp);
		$fp = false;
		return false;
	}

	return fread($fp, 512);
}

// функция для вычисления времени (чтобы замерить время выполнения кода)
function GetMTime() {
	$mtime = microtime();
	$mtime = explode(' ', $mtime);
	$mtime = $mtime[1] + $mtime[0];
	return $mtime;
}

set_time_limit(0); // это обязательно должно быть нулем, иначе настройки php.ini могут не позволить скрипту работать долго

// Запускаем сначала для одного потока 5 экспериментов, потом - для двух потоков. И посмотрим, какое будет время.

$n = 40000000; // кол-во интервалов
$PI25DT = 3.141592653589793238462643; // точное значение числа PI

for ($size = 1; $size <= 2; $size++) { // кол-во процессов всего

	$minTime = 0;

	for ($k = 0; $k < 5; $k++) {
		$time1 = GetMTime(); // засекаем время

		$fp = Array();

		for ($i = 0; $i < $size; $i++) { // стартуем скрипты
			$fp[$i] = StartTask('test','/pi.php', Array('rank' => $i, 'size' => $size, 'n' => $n));
		}

		$mypi = 0;

		while (true) {
			$out = Array();

			$break = true;

			for ($i = 0; $i < $size; $i++) {
				$out[$i] = GetTaskOutput($fp[$i]);

				if ($out[$i] !== false) {
					$break = false;
				}
			}

			if ($break) {
				break;
			}

			// выделяем строку результата из вывода скрипта. Почему так? Попробуйте без этого и будет понятно
			for ($i = 0; $i < $size; $i++) {
				if (preg_match('!<result>(.*)?</result>!is', $out[$i], $matches) > 0) {
					$mypi += $matches[1];
				}
			}
		}
		$time2 = GetMTime();

		if ($time2 - $time1 < $minTime || $k == 0) {
			$minTime = $time2 - $time1;
		}
	}

	echo '<pre>';
	echo 'Size: '.$size.'<br />'; // выводим кол-во скриптов, параллельно работавших
	echo 'N: '.$n.'<br />';
	echo 'Exact PI = '.number_format($PI25DT, 16).'<br />';
	echo 'My PI    = '.number_format($mypi, 16).'<br />'; // выводим вычисленное значение числа PI
	echo 'Time, sec: '.$minTime; // минимальное время работы в течение всех экспериментов
	echo '</pre>';
	flush(); @ob_flush();
}

?>

pi.php

<?
set_time_limit(0);

$rank = $_REQUEST['rank']; // номер процесса
$size = $_REQUEST['size']; // кол-во процессов всего
$n    = $_REQUEST['n'];    // кол-во интервалов

$h   = 1.0 / $n;
$sum = 0.0;

for ($i = $rank + 1; $i <= $n; $i += $size) {
	$x    = $h * ($i - 0.5);
	$sum += (4.0 / (1.0 + $x * $x));
}
$mypi = $h * $sum; 

echo '<result>'.$mypi.'</result>';
?>

Я не буду говорить о методах вычисления числа PI в этом посте, т.к. это тема отдельного разговора. Я просто посмотрел на реализацию параллельного алгоритма вычисления PI в примерах библиотеки MPI и сделал то же самое, но на PHP.

Да, тут в примере я провожу сначала 5 экспериментов для одного процесса, потом те же 5 экспериментов, но для двух параллельных процессов. Т.е. в сумме 10 экспериментов – 2 итерации по 5 итераций в каждой.

Тут конечно самое интересное – а действительно ли будет выигрыш от распараллеливания? Я решил проверить, и вот что у меня получилось:

Size: 1
N: 40000000
Exact PI = 3.1415926535897931
My PI = 3.1415926535888001
Time, sec: 22.361926078796

Size: 2
N: 40000000
Exact PI = 3.1415926535897931
My PI = 3.1415926535901999
Time, sec: 15.371038913727

Первый результат – для 40 миллионов интервалов и одного процесса. Второй результат – то же самое, но уже распараллелено на два процесса. Как видим, погрешность во втором случае чуть меньше, чем в первом. Но самое интересное – выигрыш есть, и он оказался 30-ти процентным. Неплохой результат однако В идеале конечно должно быть 50%, но такого не бывает никогда, т.к. очень много посторонних факторов влияет на процессы и процессоры.

Почему я брал минимальное время после проведения каждых 5 экспериментов? Почему не среднее? Дело в том, что так правильнее Минимальное время показывает, что на такой итерации с таким временем процессор был меньше загружен всяким мусором (работающими на фоне программами и т.п.). А если бы мы вычисляли среднее время – мы бы брали в расчет и мусор, который нескромно влияет на результат.

Я, конечно, мог бы делать не 5 итераций, а, скажем, 50, но тогда пришлось бы ждать более получаса, чтобы процессы отработали Если кому интересно – можете и на сотне итераций пробовать )

Чем больше итераций, тем точнее результат.

Напоследок скажу следующее: не делайте такое распараллеливание, если задача очень простая и не требует много временных ресурсов, т.к. наоборот останетесь в проигрыше – временные издержки на само распараллеливание будут большие.

Вычисление PI – это пример, первый пришедший в голову, и сразу пошедший в реализацию На самом деле можно много чего придумать. Приведенный выше код можно подточить под собственные нужды.

А вот и сама ссылка на первоисточник: http://i-novice.net/gout/DkIQRQgcSxQNQFsAWUAbAgxbHkQLRFBOXEtOFQ5TSgBJCRUIXFwAAUpGXgBAHAdUVw==/