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PHP多线程编程

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2011-04-21 11:03:35

原文地址：PHP多线程编程作者：togofree

from: http://www.cnblogs.com/niniwzw/archive/2010/01/18/1651082.html

PHP多线程编程（一）

虽然PHP 中，多线程用的比较的少。但是毕竟可能是会用到了。我最近就遇到这样一个问题，用户提交几百个url以后，要读出这个url 中的标题。

当然，你不希望用户等待的太久，10s 钟应该给出个答案。但是，本身，你要获取一个url 的标题，少的要 0.1s ，多的要好几秒。

显然，采用单个线程的方式是不行的。

我的第一个设计方案是这样的：

1. 用我前面提供的代码提供一个简单的服务器： http://www.cnblogs.com/niniwzw/archive/2009/09/27/1575002.html

这个服务器的作用是：提供一个url，然后，就读取标题。这里，可以每次读128个字节，看看有没有读到title，如果读到title了就停止读了。

这样可以省带宽。

2. 在客户端，同时打开1百个 socket ，访问这个服务器。如果提供的url数目超过100，那么就多次运行。

这个方案，基本上能够满足要求，读比较快的网页如：google.com 100次，也只要1s 左右。但是，通过测试，发现，有一定

的概率在打开链接的时候被阻塞。（有时候会阻塞个1s左右，然后继续往下open）可能打开了太多的链接了，会出很大的问题。

当然，这是一个很差的解决方案：建立tcp 链接本身的消耗非常的大。因为可靠有序传输的要求，要维持一个数据结构，而且，系统还要开辟一定的缓存给客户端和服务器端，

用户缓存数据。如果建立上百个链接，就可能占用很大的内存。作为一个系统的服务，应该尽量的简单，就是，我叫你做什么事情，你做好以后，结果给我就可以了。

一般来说，PHP要进行多线程编程，比较常见的是：

1. 要进行大量的网络耗时的操作

2. 要做大量的运算，并且，系统有多个cpu，为了让用户有更快的体验，把一个任务，分成几个小任务，最后合并。

所以，应该尽量不要在调用的地方有太多复杂的逻辑，把逻辑内置在服务中。

我的第二个设计方案是这样的：

同样用上面的服务器，只是，这个服务器功能变了，接收不超过100个的url，然后打开100个子线程，下载title。最后合并，返回给客户端。

具体怎么编写这个服务器，在下一个部分讲。

这个一测试，发现效率高了很多。而且也十分的稳定。下载一百下google 大概 0.7s。基本上不会超过1s，而原来的那个方案，经常超过5s（20%的可能性）

当然，如果这样的设计方案只是一个很简单的解决方案。如果有很多人使用你的服务的情况下，肯定不能这样做。

PHP做企业级别的开发，一个比较复杂的问题，就是多线程怎么处理。还有就是往往采用数组会引起内存急剧膨胀。一般，数组处理10万条数据已经是极限，

在小网站开发很少会用到一次读取如此大的数据量，要是遇到了，最好通过C 扩展进行解决，否则，一次会损耗几百M 的内存，10个人用就拖死你。

PHP多线程编程（二）管道通信

一个线程如果是个人英雄主义，那么多线程就是集体主义。（不严格区分多进程和多线程的差别）

你不再是一个独行侠，而是一个指挥家。

独来独往，非常自由自在，但是，很多时候，不如众人拾柴火焰高。

这就是我对多线程的理解。多线程编程的主要问题是：通信和同步问题。

更多PHP 多线程编程的背景知识见：

PHP多线程编程（一）

在PHP 中，如果光用pcntl ，实现比较简单的通信问题都是很困难的。

下面介绍管道通信：

1. 管道可以认为是一个队列，不同的线程都可以往里面写东西，也都可以从里面读东西。写就是

在队列末尾添加，读就是在队头删除。

2. 管道一般有大小，默认一般是4K，也就是内容超过4K了，你就只能读，不能往里面写了。

3. 默认情况下，管道写入以后，就会被阻止，直到读取他的程序读取把数据读完。而读取线程也会被阻止，

直到有进程向管道写入数据。当然，你可以改变这样的默认属性，用stream_set_block 函数，设置成非阻断模式。

下面是我分装的一个管道的类（这个类命名有问题，没有统一，没有时间改成统一的了，我一般先写测试代码，最后分装，所以命名上可能不统一）：

<?php
class Pipe
{
public $fifoPath;
private $w_pipe;
private $r_pipe;
/**
* 自动创建一个管道
*
* @param string $name 管道名字
* @param int $mode 管道的权限，默认任何用户组可以读写
*/
function __construct($name = 'pipe', $mode = 0666)
{
$fifoPath = "/tmp/$name." . posix_getpid();
if (!file_exists($fifoPath)) {
if (!posix_mkfifo($fifoPath, $mode)) {
error("create new pipe ($name) error.");
return false;
}
} else {
error( "pipe ($name) has exit.");
return false;
}
$this->fifoPath = $fifoPath;
}
///////////////////////////////////////////////////
// 写管道函数开始
///////////////////////////////////////////////////
function open_write()
{
$this->w_pipe = fopen($this->fifoPath, 'w');
if ($this->w_pipe == NULL) {
error("open pipe {$this->fifoPath} for write error.");
return false;
}
return true;
}
function write($data)
{
return fwrite($this->w_pipe, $data);
}
function write_all($data)
{
$w_pipe = fopen($this->fifoPath, 'w');
fwrite($w_pipe, $data);
fclose($w_pipe);
}
function close_write()
{
return fclose($this->w_pipe);
}
/////////////////////////////////////////////////////////
/// 读管道相关函数开始
////////////////////////////////////////////////////////
function open_read()
{
$this->r_pipe = fopen($this->fifoPath, 'r');
if ($this->r_pipe == NULL) {
error("open pipe {$this->fifoPath} for read error.");
return false;
}
return true;
}
function read($byte = 1024)
{
return fread($this->r_pipe, $byte);
}
function read_all()
{
$r_pipe = fopen($this->fifoPath, 'r');
$data = '';
while (!feof($r_pipe)) {
//echo "read one K\n";
$data .= fread($r_pipe, 1024);
}
fclose($r_pipe);
return $data;
}
function close_read()
{
return fclose($this->r_pipe);
}
////////////////////////////////////////////////////
/**
* 删除管道
*
* @return boolean is success
*/
function rm_pipe()
{
return unlink($this->fifoPath);
}
}
?>

有了这个类，就可以实现简单的管道通信了，因为这个教程是多线程编程系列教程的一个部分。

这个管道类的应用部分，将放到第三部分。

PHP多线程编程（三）多线程抓取网页的演示

要理解这个部分的代码，请阅读：

用 Socket 和 Pcntl 实现一个多线程服务器（一）

PHP多线程编程（一）

PHP多线程编程（二）管道通信

我们知道，从父进程到子经常的数据传递相对比较容易一些，但是从子进程传递到父进程就比较的困难。

有很多办法实现进程交互，在php中比较方便的是管道通信。当然，还可以通过 socket_pair 进行通信。

首先是服务器为了应对每一个请求要做的事情（发送一个url 序列，url序列用\t 分割。而结束标记是 \n）

function clientHandle($msgsock, $obj)
{
$nbuf = '';
socket_set_block($msgsock);
do {
if (false === ($buf = @socket_read($msgsock, 2048, PHP_NORMAL_READ))) {
$obj->error("socket_read() failed: reason: " . socket_strerror(socket_last_error($msgsock)));
break;
}
$nbuf .= $buf;
if (substr($nbuf, -1) != "\n") {
continue;
}
$nbuf = trim($nbuf);
if ($nbuf == 'quit') {
break;
}
if ($nbuf == 'shutdown') {
break;
}
$url = explode("\t", $nbuf);
$nbuf = '';
$talkback = serialize(read_ntitle($url));
socket_write($msgsock, $talkback, strlen($talkback));
debug("write to the client\n");
break;
} while (true);
}

上面代码比较关键的一个部分是 read_ntitle，这个函数实现多线程的读取标题。

代码如下：（为每一个url fork 一个线程，然后打开管道，读取到的标题写入到管道里面去，主线程一直的在读取管道数据，直到所有的数据读取完毕，最后删除管道）

function read_ntitle($arr)
{
$pipe = new Pipe("multi-read");
foreach ($arr as $k => $item)
{
$pids[$k] = pcntl_fork();
if(!$pids[$k])
{
$pipe->open_write();
$pid = posix_getpid();
$content = base64_encode(read_title($item));
$pipe->write("$k,$content\n");
$pipe->close_write();
debug("$k: write success!\n");
exit;
}
}
debug("read begin!\n");
$data = $pipe->read_all();
debug("read end!\n");
$pipe->rm_pipe();
return parse_data($data);
}
parse_data 代码如下，非常的简单，就不说了。
function parse_data($data)
{
$data = explode("\n", $data);
$new = array();
foreach ($data as $value)
{
$value = explode(",", $value);
if (count($value) == 2) {
$value[1] = base64_decode($value[1]);
$new[intval($value[0])] = $value[1];
}
}
ksort($new, SORT_NUMERIC);
return $new;
}

上面代码中，还有一个函数read_title 比较有技巧。为了兼容性，我没有采用curl，而是直接采用socket 通信。

在下载到 title 标签后，就停止读取内容，以节省时间。代码如下：

function read_title($url)
{
$url_info = parse_url($url);
if (!isset($url_info['host']) || !isset($url_info['scheme'])) {
return false;
}
$host = $url_info['host'];
$port = isset($url_info['port']) ? $url_info['port'] : null;
$path = isset($url_info['path']) ? $url_info['path'] : "/";
if(isset($url_info['query'])) $path .= "?".$url_info['query'];
if(empty($port)){
$port = 80;
}
if ($url_info['scheme'] == 'https'){
$port = 443;
}
if ($url_info['scheme'] == 'http') {
$port = 80;
}
$out = "GET $path HTTP/1.1\r\n";
$out .= "Host: $host\r\n";
$out .= "User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; zh-CN; rv:1.9.1.7)\r\n";
$out .= "Connection: Close\r\n\r\n";
$fp = fsockopen($host, $port, $errno, $errstr, 5);
if ($fp == NULL) {
error("get title from $url, error. $errno: $errstr \n");
return false;
}
fwrite($fp, $out);
$content = '';
while (!feof($fp)) {
$content .= fgets($fp, 1024);
if (preg_match("/(.*?)<\/title>/is", $content, $matches)) { </LI> <LI> fclose($fp); </LI> <LI> return encode_to_utf8($matches[1]); </LI> <LI> } </LI> <LI> } </LI> <LI> fclose($fp); </LI> <LI> return false; </LI> <LI>} </LI> <LI> </LI> <LI>function encode_to_utf8($string) </LI> <LI>{ </LI> <LI> return mb_convert_encoding($string, "UTF-8", mb_detect_encoding($string, "UTF-8, GB2312, ISO-8859-1", true)); </LI> <LI>}</LI></OL></DIV> 这里，我只是检测了三种最常见的编码。 其他的代码都很简单，这些代码都是测试用的，如果你要做这样一个服务器，一定要进行优化处理。特别是，要防止一次打开太多的线程，你要做更多的处理。 很多时候，我们抱怨php 不支持多线程，实际上，php是支持多线程的。当然，没有那么多的进程通信的选项，而多线程的核心就在于线程的通信与同步。 在web开发中，这样的多线程基本上是不会使用的，因为有很严重的性能问题。要实现比较简单的多线程，高负载，必须借助其扩展。 PHP多进程(四) 内部多进程 上面一个系列的教程： <A id=homepage1_HomePageDays_ctl00_DayList_ctl38_TitleUrl class=postTitle2 href="http://www.cnblogs.com/niniwzw/archive/2009/09/27/1575002.html" target=_blank>用 Socket 和 Pcntl 实现一个多进程服务器（一）</A> <A id=homepage1_HomePageDays_DaysList_ctl02_DayItem_DayList_ctl00_TitleUrl class=postTitle2 href="http://www.cnblogs.com/niniwzw/archive/2010/01/18/1651082.html" target=_blank>PHP多进程编程（一）</A> <A id=homepage1_HomePageDays_DaysList_ctl01_DayItem_DayList_ctl00_TitleUrl class=postTitle2 href="http://www.cnblogs.com/niniwzw/archive/2010/01/20/1652801.html" target=_blank>PHP多进程编程（二）管道通信</A> <A id=ctl04_TitleUrl class=postTitle2 href="http://www.cnblogs.com/niniwzw/archive/2010/01/29/1659474.html" target=_blank>PHP多进程编程（三）多进程抓取网页的演示</A> 说的都是只兼容unix 服务器的多进程，下面来讲讲在window 和 unix 都兼容的多进程(这里是泛指，下面的curl实际上是通过IO复用实现的)。 通过扩展实现多线程的典型例子是CURL，CURL 支持多线程的抓取网页的功能。 这部分过于抽象，所以，我先给出一个CURL并行抓取多个网页内容的一个分装类。这个类实际上很实用， 详细分析这些函数的内部实现将在下一个教程里面描述。 你可能不能很好的理解这个类，而且，php curl 官方主页上都有很多错误的例子，在讲述了其内部机制 后，你就能够明白了。 先看代码： <DIV id=codeText class=codeText> <OL style="PADDING-BOTTOM: 5px; MARGIN: 0px 1px 0px 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-TOP: 5px" class=dp-css> <LI><?php </LI> <LI>class Http_MultiRequest </LI> <LI>{ </LI> <LI> //要并行抓取的url 列表 </LI> <LI> </LI> <LI> private $urls = array(); </LI> <LI> </LI> <LI> //curl 的选项 </LI> <LI> </LI> <LI> private $options; </LI> <LI> </LI> <LI> //构造函数 </LI> <LI> </LI> <LI> function __construct($options = array()) </LI> <LI> { </LI> <LI> $this->setOptions($options); </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> //设置url 列表 </LI> <LI> </LI> <LI> function setUrls($urls) </LI> <LI> { </LI> <LI> $this->urls = $urls; </LI> <LI> return $this; </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> </LI> <LI> //设置选项 </LI> <LI> </LI> <LI> function setOptions($options) </LI> <LI> { </LI> <LI> $options[CURLOPT_RETURNTRANSFER] = 1; </LI> <LI> if (isset($options['HTTP_POST'])) </LI> <LI> { </LI> <LI> curl_setopt($ch, CURLOPT_POST, 1); </LI> <LI> curl_setopt($ch, CURLOPT_POSTFIELDS, $options['HTTP_POST']); </LI> <LI> unset($options['HTTP_POST']); </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> if (!isset($options[CURLOPT_USERAGENT])) </LI> <LI> { </LI> <LI> $options[CURLOPT_USERAGENT] = 'Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1;)'; </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> if (!isset($options[CURLOPT_FOLLOWLOCATION])) </LI> <LI> { </LI> <LI> $options[CURLOPT_FOLLOWLOCATION] = 1; </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> if (!isset($options[CURLOPT_HEADER])) </LI> <LI> { </LI> <LI> $options[CURLOPT_HEADER] = 0; </LI> <LI> } </LI> <LI> $this->options = $options; </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> //并行抓取所有的内容 </LI> <LI> </LI> <LI> function exec() </LI> <LI> { </LI> <LI> if(empty($this->urls) || !is_array($this->urls)) </LI> <LI> { </LI> <LI> return false; </LI> <LI> } </LI> <LI> $curl = $data = array(); </LI> <LI> $mh = curl_multi_init(); </LI> <LI> foreach($this->urls as $k => $v) </LI> <LI> { </LI> <LI> $curl[$k] = $this->addHandle($mh, $v); </LI> <LI> } </LI> <LI> $this->execMulitHandle($mh); </LI> <LI> foreach($this->urls as $k => $v) </LI> <LI> { </LI> <LI> $data[$k] = curl_multi_getcontent($curl[$k]); </LI> <LI> curl_multi_remove_handle($mh, $curl[$k]); </LI> <LI> } </LI> <LI> curl_multi_close($mh); </LI> <LI> return $data; </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> //只抓取一个网页的内容。 </LI> <LI> </LI> <LI> function execOne($url) </LI> <LI> { </LI> <LI> if (empty($url)) { </LI> <LI> return false; </LI> <LI> } </LI> <LI> $ch = curl_init($url); </LI> <LI> $this->setOneOption($ch); </LI> <LI> $content = curl_exec($ch); </LI> <LI> curl_close($ch); </LI> <LI> return $content; </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> //内部函数，设置某个handle 的选项 </LI> <LI> </LI> <LI> private function setOneOption($ch) </LI> <LI> { </LI> <LI> curl_setopt_array($ch, $this->options); </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> //添加一个新的并行抓取 handle </LI> <LI> </LI> <LI> private function addHandle($mh, $url) </LI> <LI> { </LI> <LI> $ch = curl_init($url); </LI> <LI> $this->setOneOption($ch); </LI> <LI> curl_multi_add_handle($mh, $ch); </LI> <LI> return $ch; </LI> <LI> } </LI> <LI> </LI> <LI> //并行执行(这样的写法是一个常见的错误，我这里还是采用这样的写法，这个写法 </LI> <LI> </LI> <LI> //下载一个小文件都可能导致cup占用100%, 并且，这个循环会运行10万次以上 </LI> <LI> </LI> <LI> //这是一个典型的不懂原理产生的错误。这个错误在PHP官方的文档上都相当的常见。） </LI> <LI> </LI> <LI> private function execMulitHandle($mh) </LI> <LI> { </LI> <LI> $running = null; </LI> <LI> do { </LI> <LI> curl_multi_exec($mh, $running); </LI> <LI> } while ($running > 0); </LI> <LI> } </LI> <LI>}</LI></OL></DIV> 看最后一个注释最多的函数，这个错误在平时调试的时候可能不太容易发现，因为程序完全正常，但是，在生产服务器下，马上会引起崩溃效果。 解释为什么不能这样，必须从C 语言内部实现的角度来分析。这个部分将放到下一个教程（<A id=homepage1_HomePageDays_DaysList_DayItem_6_DayList_6_TitleUrl_0 class=postTitle2 href="http://www.cnblogs.com/niniwzw/archive/2010/12/15/1906671.html">PHP高级编程之--单线程实现并行抓取网页</A> ）。不过不是通过C语言来表述原理，而是通过PHP 这个类，实际上也就很简单的实现了前面我们费了4个教程的篇幅，并且是九牛二虎之力才实现的多线程的抓取网页的功能。在纯PHP的实现下，我们只能用一个后台服务的方式来比较好的实现，但是当你使用操作系统接口语言 C 语言时候，这个实现当然就更加的简单，灵活，高效。 就同时抓取几个网页这样一件简单的事情，实际上在底层涉及到了很多东西，对很多半路出家的PHP程序员，可能不喜欢谈多线程这个东西，深入了就涉及到操作系统，浅点说就是并行运行好几个“程序”。但是，很多时候，多线程必不可少，比如要写个快点的爬虫，往往就会浪费九牛二虎之力。不过，PHP的程序员现在应该感谢CURL 这个扩展，这样，你完全不需要用你不太精通的 python 去写爬虫了，对于一个中型大小的爬虫，有这个内部多线程，就已经足够了。 最后是上面的类的一个测试的例子： <DIV id=codeText class=codeText> <OL style="PADDING-BOTTOM: 5px; MARGIN: 0px 1px 0px 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-TOP: 5px" class=dp-css> <LI>$urls = array("", "", "", "", "", "", "", "", ); </LI> <LI>$m = new Http_MultiRequest(); </LI> <LI> </LI> <LI>$t = microtime(true); </LI> <LI>$m->setUrls($urls); </LI> <LI> </LI> <LI>//parallel fetch（并行抓取）: </LI> <LI>$data = $m->exec(); </LI> <LI>$parallel_time = microtime(true) - $t; </LI> <LI>echo $parallel_time . "\n"; </LI> <LI> </LI> <LI>$t = microtime(true); </LI> <LI> </LI> <LI>//serial fetch（串行抓取）: </LI> <LI>foreach ($urls as $url) </LI> <LI>{ </LI> <LI> $data[] = $m->execOne($url); </LI> <LI>} </LI> <LI>$serial_time = microtime(true) - $t; </LI> <LI>echo $serial_time . "\n";</LI></OL></DIV> </div>  <div class="Blog_con2_1 Blog_con3_2"> <div>   <div class="bdsharebuttonbox"><A class=bds_more href="#" data-cmd="more"></A><A class=bds_qzone title=分享到QQ空间 href="#" data-cmd="qzone"></A><A class=bds_tsina title=分享到新浪微博 href="#" data-cmd="tsina"></A><A class=bds_tqq title=分享到腾讯微博 href="#" data-cmd="tqq"></A><A class=bds_renren title=分享到人人网 href="#" data-cmd="renren"></A><A class=bds_weixin title=分享到微信 href="#" data-cmd="weixin"></A></div> <script>window._bd_share_config={"common":{"bdSnsKey":{},"bdText":"","bdMini":"2","bdMiniList":false,"bdPic":"","bdStyle":"0","bdSize":"16"},"share":{}};with(document)0[(getElementsByTagName('head')[0]||body).appendChild(createElement('script')).src='http://bdimg.share.baidu.com/static/api/js/share.js?v=89860593.js?cdnversion='+~(-new Date()/36e5)];</script>  </div> 阅读(1429) | 评论(0) | 转发(0) | <div class="HT_line3"></div> </div> <div class="Blog_con3_3"> <div>0<a href="javascript:void(0)" id='digg' bid='256177' url='/blog/digg.html' ></a></div> 上一篇：<a href="/uid-25659871-id-256165.html">MYSQL插入数据时忽略重复数据</a> 下一篇：<a href="/uid-25659871-id-256180.html">腾讯php程序员面试题目</a> </div> </div>  </div> </div> <div class="Blog_right1_7" id='replyList'> <div class="Blog_tit3">给主人留下些什么吧！~~</div>   <div class="Blog_right1_6 Blog_right1_12"> </div>  <div class="Blog_right1_10" style="display:none"> <div class="Blog_tit3">评论热议</div>  <div class="Blog_right1_8"> <div class="nologin_con1"> 请登录后评论。 <a href="http://account.chinaunix.net/login" onclick="link(this)">登录</a> <a href="http://account.chinaunix.net/register?url=http%3a%2f%2fblog.chinaunix.net">注册</a> </div> </div> </div> <div style="text-align:center;margin-top:10px;"> <script type="text/javascript" smua="d=p&s=b&u=u3118759&w=960&h=90" src="//www.nkscdn.com/smu0/o.js"></script> </div> </div> </div> </div> <input type='hidden' id='report_url' value='/blog/ViewReport.html' /> <script type="text/javascript"> //测试字符串的长度一个汉字算2个字节 function mb_strlen(str) { var len=str.length; var totalCount=0; for(var i=0;i<len;i++) { var c = str.charCodeAt(i); if ((c >= 0x0001 && c <= 0x007e) || (0xff60<=c && c<=0xff9f)) { totalCount++; }else{ totalCount+=2; } } return totalCount; } /* var Util = {}; Util.calWbText = function (text, max){ if(max === undefined) max = 500; var cLen=0; var matcher = text.match(/[^\x00-\xff]/g), wlen = (matcher && matcher.length) || 0; //匹配url链接正则 http://*** var pattern = /http:\/\/([\w-]+\.)+[\w-]+(\/*[\w-\.\/\?%&=][^\s^\u4e00-\u9fa5]*)?/gi; //匹配的数据存入数组 var arrPt = new Array(); var i = 0; while((result = pattern.exec(text)) != null){ arrPt[i] = result[0]; i++; } //替换掉原文本中的链接 for(var j = 0;j<arrPt.length;j++){ text = text.replace(arrPt[j],""); } //减掉链接所占的长度 return Math.floor((max*2 - text.length - wlen)/2 - 12*i); }; */ var allowComment = '0'; //举报弹出层 function showJuBao(url, cid){ $.cover(false); asyncbox.open({ id : 'report_thickbox', url : url, title : '举报违规', width : 378, height : 240, scroll : 'no', data : { 'cid' : cid, 'idtype' : 2 , 'blogurl' : window.location.href }, callback : function(action){ if(action == 'close'){ $.cover(false); 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