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[PHP] 深入理解php底层之php生命周期

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发表于 2021-4-20 09:28:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
1、PHP的运行模式5 G% ^, I  B/ ^+ s
       PHP两种运行模式是WEB模式、CLI模式。无论哪种模式,PHP工作原理都是一样的,作为一种SAPI运行。, p& W& M& c  A) M! t" z
1、当我们在终端敲入php这个命令的时候,它使用的是CLI。# {" Z, v: v  p: ~9 O/ a4 c# _: e$ H! q
       它就像一个web服务器一样来支持php完成这个请求,请求完成后再重新把控制权交给终端。, o- ~, `8 J0 i* P
2、当使用Apache或者别web服务器作为宿主时,当一个请求到来时,PHP会来支持完成这个请求。一般有:! \% k& L; E2 e. ?4 v4 l8 T  F
  • 多进程(通常编译为apache的模块来处理PHP请求)
  • 多线程模式3 k" J) z+ n; {. d
2、一切的开始: SAPI接口
1 |$ h% i1 u; t5 _: Z% H       通常我们编写php Web程序都是通过Apache或者Nginx这类Web服务器来测试脚本. 或者在命令行下通过php程序来执行PHP脚本. 执行完成脚本后,服务器应答,浏览器显示应答信息,或者在命令结束后在标准输出显示内容. 我们很少关心PHP解释器在哪里. 虽然通过Web服务器和命令行程序执行脚本看起来很不一样. 实际上她们的工作是一样的. 命令行程序和Web程序类似, 命令行参数传递给要执行的脚本,相当于通过url 请求一个PHP页面. 脚本戳里完成后返回响应结果,只不过命令行响应的结果是显示在终端上. 脚本执行的开始都是通过SAPI接口进行的.
7 r2 l8 Q5 H" T! x! M( [1 S启动apache: ]$ f3 i$ G5 u7 B
       当给定的SAPI启动时,例如在对/usr/local/apache/bin/apachectl start的响应中,PHP由初始化其内核子系统开始。在接近启动例程的末尾,它加载每个扩展的代码并调用其模块初始化例程(MINIT)。这使得每个扩展可以初始化内部变量、分配资源、注册资源处理器,以及向ZE注册自己的函数,以便于脚本调用这其中的函数时候ZE知道执行哪些代码。
' `) f2 i1 s/ ]% w0 Q" C5 }. `请求处理初始化
! P- D# P2 d0 B8 F! W# a, g       接下来,PHP等待SAPI层请求要处理的页面。对于CGI或CLI等SAPI,这将立刻发生且只发生一次。对于Apache、IIS或其他成熟的web服务器SAPI,每次远程用户请求页面时都将发生,因此重复很多次,也可能并发。不管请求如何产生,PHP开始于要求ZE建立脚本的运行环境,然后调用每个扩展的请求初始化 (RINIT)函数。RINIT使得扩展有机会设定特定的环境变量,根据请求分配资源,或者执行其他任务,如审核。 session扩展中有个RINIT作用的典型示例,如果启用了session.auto_start选项,RINIT将自动触发用户空间的session_start()函数以及预组装$_SESSION变量。& P; [! V, o6 k1 s0 b
执行php代码5 S7 ~$ J% t8 x; I
       一旦请求被初始化了,ZE开始接管控制权,将PHP脚本翻译成符号,最终形成操作码并逐步运行之。如任一操作码需要调用扩展的函数,ZE将会把参数绑定到该函数,并且临时交出控制权直到函数运行结束。: X( f  p. y+ b: T1 k
脚本结束
/ c2 G* w$ W! i0 ?       脚本运行结束后,PHP调用每个扩展的请求关闭(RSHUTDOWN)函数以执行最后的清理工作(如将session变量存入磁盘)。接下来,ZE执行清理过程(垃圾收集)-有效地对之前的请求期间用到的每个变量执行unset()。
: l0 ^+ z( ]  r" Osapi关闭! d0 `' y  ^% F4 W6 s
       一旦完成,PHP继续等待SAPI的其他文档请求或者是关闭信号。对于CGI和CLI等SAPI,没有“下一个请求”,所以SAPI立刻开始关闭。关闭期间,PHP再次遍历每个扩展,调用其模块关闭(MSHUTDOWN)函数,并最终关闭自己的内核子系统。
1 C6 A, D4 a5 |8 w+ V1 Q简要的过程如下:% Y1 {9 u( V* }. l  [5 t
1. PHP是随着Apache的启动而运行的;
  M# L' c$ v7 V- B2. PHP通过mod_php5.so模块和Apache相连(具体说来是SAPI,即服务器应用程序编程接口);# w0 U) [5 r- `( N
3. PHP总共有三个模块:内核、Zend引擎、以及扩展层;
* o5 w! D& Q! V( o8 L. _6 F0 `4. PHP内核用来处理请求、文件流、错误处理等相关操作;. |0 P& z7 |6 S4 k  w: Q
5. Zend引擎(ZE)用以将源文件转换成机器语言,然后在虚拟机上运行它;
( X9 e) M$ _. l" b! q; e6. 扩展层是一组函数、类库和流,PHP使用它们来执行一些特定的操作。比如,我们需要mysql扩展来连接MySQL数据库;* s1 m8 U* `6 d4 E# ?$ h  Y, e
7. 当ZE执行程序时可能会需要连接若干扩展,这时ZE将控制权交给扩展,等处理完特定任务后再返还;
/ Z7 j) o( W! a- ^, l( S8 m' T8. 最后,ZE将程序运行结果返回给PHP内核,它再将结果传送给SAPI层,最终输出到浏览器上。
4 M* O0 ?$ _5 L3、PHP的开始和结束阶段" M9 I- u$ Q  X: T
       开始阶段有两个过程:2 T6 `- y7 S; m* b
       第一个过程:apache启动的过程,即在任何请求到达之前就发生。是在整个SAPI生命周期内(例如Apache启动以后的整个生命周期内或者命令行程序整个执行过程中)的开始阶段(MINIT),该阶段只进行一次.。启动Apache后,PHP解释程序也随之启动; PHP调用各个扩展(模块)的MINIT方法,从而使这些扩展切换到可用状态。看看php.ini文件里打开了哪些扩展吧; MINIT的意思是“模块初始化”。各个模块都定义了一组函数、类库等用以处理其他请求。 模块在这个阶段可以进行一些初始化工作,例如注册常量, 定义模块使用的类等等.典型的的模块回调函数MINIT方法如下:& E( C7 X2 X/ C) H$ V  F. u
PHP_MINIT_FUNCTION(myphpextension) { /* Initialize functions, classes etc */ }
{
    // 注册常量或者类等初始化操作
    return SUCCESS; 
}
      第二个过程发生在请求阶段,当一个页面请求发生时.则在每次请求之前都会进行初始化过程(RINIT请求开始)。
# U1 W; J, j; j       请求到达之后,SAPI层将控制权交给PHP层,PHP初始化本次请求执行脚本所需的环境变量,例如创建一个执行环境,包括保存php运行过程中变量名称和变量值内容的符号表. 以及当前所有的函数以及类等信息的符号表.例如是Session模块的RINIT,如果在php.ini中启用了Session 模块,那在调用该模块的RINIT时就会初始化$_SESSION变量,并将相关内容读入;然后PHP会调用所有模块RINIT函数,即“请求初始化”。在这个阶段各个模块也可以执行一些相关的操作, 模块的RINIT函数和MINIT函数类似 ,RINIT方法可以看作是一个准备过程,在程序执行之间就会自动启动。
+ @. D: Y, @. t! o7 Z" @
PHP_RINIT_FUNCTION(myphpextension)
{
    // 例如记录请求开始时间
    // 随后在请求结束的时候记录结束时间.这样我们就能够记录下处理请求所花费的时间了
    return SUCCESS; 
}
      结束阶段分为两个环节: 请求处理完后就进入了结束阶段, 一般脚本执行到末尾或者通过调用exit()或者die()函数,PHP都将进入结束阶段. 和开始阶段对应,结束阶段也分为两个环节,一个在请求结束后(RSHUWDOWN),一个在SAPI生命周期结束时(MSHUTDOWN).
' I2 W$ O( R6 o. Z; S& A       第一个环节:请求处理完后结束阶段:请求处理完后就进入了结束阶段,PHP就会启动清理程序。它会按顺序调用各个模块的RSHUTDOWN方法。 RSHUTDOWN用以清除程序运行时产生的符号表,也就是对每个变量调用unset函数。典型的RSHUTDOWN方法如下:
* V' B& P8 k, U( A
PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION(myphpextension)
{
    // 例如记录请求结束时间, 并把相应的信息写入到日至文件中.
    return SUCCESS; 
}
      第二个环节:最后,所有的请求都已处理完毕,SAPI也准备关闭了, PHP调用每个扩展的MSHUTDOWN方法,这是各个模块最后一次释放内存的机会。(这个是对于CGI和CLI等SAPI,没有“下一个请求”,所以SAPI立刻开始关闭。)典型的RSHUTDOWN方法如下:
) w' j8 k, K. F8 c
PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION(extension_name) { 
    /* Free handlers and persistent memory etc */ 
    return SUCCESS; 
}
      这样,整个PHP生命周期就结束了。要注意的是,只有在服务器没有请求的情况下才会执行“启动第一步”和“关闭第二步”。2 y; R, o$ d6 G' U. A9 b0 t
SAPI运行PHP都经过下面几个阶段:# D. w3 v2 v  `3 ?" S9 m
1、模块初始化阶段(Module init):
, {  l7 N$ y- P! L即调用每个拓展源码中的的PHP_MINIT_FUNCTION中的方法初始化模块,进行一些模块所需变量的申请,内存分配等。: c: V  c# W8 `2 S
2、请求初始化阶段(Request init):' t' r$ W5 [5 b. h. e) z/ j
即接受到客户端的请求后调用每个拓展的PHP_RINIT_FUNCTION中的方法,初始化PHP脚本的执行环境。2 S9 \3 C0 M4 c0 ^+ p
3、执行PHP脚本
7 v, y- ~$ z( S; s7 Z2 @  G4、请求结束(Request Shutdown):
4 F/ _0 Q3 z/ X# \2 L) P3 P5 e6 u4 Y这时候调用每个拓展的PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION方法清理请求现场,并且ZE开始回收变量和内存。, e6 a: G$ D/ Q2 s
5、关闭模块(Module shutdown):
" |" b# _" ?/ _) _Web服务器退出或者命令行脚本执行完毕退出会调用拓展源码中的PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION 方法" }4 [: g, x5 v* m$ v) ?1 ^
4、单进程SAPI生命周期
* l6 ?& k) ]3 o" T% d: b       CLI/CGI模式的PHP属于单进程的SAPI模式。这类的请求在处理一次请求后就关闭。也就是只会经过如下几个环节: 开始 - 请求开始 - 请求关闭 - 结束 SAPI接口实现就完成了其生命周期。如图所示:2 Y/ y; f& ~8 J
1.jpg ! X; P  a5 F! [6 ^& U
5、多进程SAPI生命周期
# K; W1 J/ _: B  J0 f2 J       通常PHP是编译为apache的一个模块来处理PHP请求。Apache一般会采用多进程模式, Apache启动后会fork出多个子进程,每个进程的内存空间独立,每个子进程都会经过开始和结束环节, 不过每个进程的开始阶段只在进程fork出来以来后进行,在整个进程的生命周期内可能会处理多个请求。 只有在Apache关闭或者进程被结束之后才会进行关闭阶段,在这两个阶段之间会随着每个请求重复请求开始-请求关闭的环节。 / K' {1 b4 X: i2 C* S6 l
       如图所示:; C* j! g) \- p8 Z
2.jpg 2 [  M, D8 I, c5 k0 {, B* N$ f
6、多线程的SAPI生命周期. p  w1 u1 G4 v0 T# ~
       多线程模式和多进程中的某个进程类似,不同的是在整个进程的生命周期内会并行的重复着 请求开始-请求关闭的环节。在这种模式下,只有一个服务器进程在运行着,但会同时运行很多线程,这样可以减少一些资源开销,向Module init和Module shutdown就只需要运行一遍就行了,一些全局变量也只需要初始化一次,因为线程独具的特质,使得各个请求之间方便的共享一些数据成为可能。. S& |) @$ q# G: A* i
       多线程工作方式如下图:
* i% K% l$ v( s& e2 a) { 3.jpg
2 j" M0 }8 Q% O9 E( |, l+ W6 `: T  a7、Apache一般使用多进程模式prefork
$ J3 J( d, l; B0 ^2 i' @       在linux下使用#http –l 命令可以查看当前使用的工作模式。也可以使用#apachectl -l命令。看到的prefork.c,说明使用的prefork工作模式。
& V* M3 F5 l% g9 G       prefork进程池模型,用在 UNIX 和类似的系统上比较多,主要是由于写起来方便,也容易移植,还不容易出问题。要知道,如果采用线程模型的话,用户线程、内核线程和混合型线程有不同的特性,移植起来就麻烦。prefork 模型,即预先 fork() 出来一些子进程缓冲一下,用一个锁来控制同步,连接到来了就放行一个子进程,让它去处理。. U' h9 R& Q  K7 W  U( \: m
       prefork MPM 使用多个子进程,每个子进程只有一个线程。每个进程在某个确定的时间只能维持一个连接。在大多数平台上,Prefork MPM在效率上要比Worker MPM要高,但是内存使用大得多。prefork的无线程设计在某些情况下将比worker更有优势:他能够使用那些没有处理好线程安全的第三方模块,并 且对于那些线程调试困难的平台而言,他也更容易调试一些。
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