探究php底层运行机制

概要 简介　　先看看下面这个过程： 我们从未手动开启过PHP的相关进程，它是随着Apache的启动而运行的； 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）； PHP总共有三个模块：内核、Zend引擎、以及扩展层； PHP内核用来处理请求、文件流、错误处理等相关操作； 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； 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； 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； 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。 深入探讨　　等等，没有这么简单。以上过程只是个简略版，让我们再深入挖掘一下，看看幕后还发生了些什么。 Apache启动后，PHP解释程序也随之启动； PHP的启动过程有两步； 第一步是初始化一些环境变量，这将在整个SAPI生命周期中发生作用； 第二步是生成只针对当前请求的一些变量设置。 PHP启动第一步　　不清楚什么第一第二步是什么？别担心，我们接下来详细讨论一下。让我们先看看第一步，也是最主要的一步。要记住的是，第一步的操作在任何请求到达之前就发生了。 启动Apache后，PHP解释程序也随之启动； PHP调用各个扩展的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。 　　一个典型的MINIT方法如下：PHP_MINIT_FUNCTION(extension_name){/* Initialize functions, classes etc */}PHP启动第二步 当一个页面请求发生时，SAPI层将控制权交给PHP层。于是PHP设置了用于回复本次请求所需的环境变量。同时，它还建立一个变量表，用来存放执行过程中产生的变量名和值。 PHP调用各个模块的RINIT方法，即“请求初始化”。一个经典的例子是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； 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。 　　一个典型的RINIT方法如下：PHP_RINIT_FUNCTION(extension_name) {/* Initialize session variables, pre-populate variables, redefine global variables etc */}PHP关闭第一步　　如同PHP启动一样，PHP的关闭也分两步： 一旦页面执行完毕（无论是执行到了文件末尾还是用exit或die函数中止），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。 　　一个典型的RSHUTDOWN方法如下：PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION(extension_name) {/* Do memory management, unset all variables used in the last PHP call etc */}PHP关闭第二步　　最后，所有的请求都已处理完毕，SAPI也准备关闭了，PHP开始执行第二步： 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。 　　一个典型的RSHUTDOWN方法如下：PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION(extension_name) {/* Free handlers and persistent memory etc */}　　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”。 一、开篇 在开始这个专题之前，先说一点题外话。大多数人学习编程语言的时候，首先关注的是这种语言的语法及其常用函数。我学习C,Java,Php等语言就是按照这样的方式开始的。一般情况下，这个阶段需要一个月左右的时间就会完全掌握，并能基本熟练地使用。对于已有经验的同学，可能时间更短。其实各种语言的语法和常用函数都差别不大，有很多相通的地方。如果您在学习一种编程语言的时候，拿一些真正的项目任务作为实践，效果更佳，实践远胜于理论。 我们在掌握了一门编程语言之后，又会向两个方向发展：一个方向是向上延伸，从事系统框架结构的探索；另一方向是向下延伸，从事系统底层方面的研究，我大体画了一下这个学习演变过程的示意图。       注：虽然我的形象一直用着“高高手”，但我只是个菜鸟，如有雷同，纯属巧合，欢迎善意拍砖。   php的语法非常简单，正是它的简单性，使它成为了当前互联网第一编程语言。你不需要具备很多的知识就能上手，比如：你学习C语言，就必须非常了解各个变量如何定义，指针如何操作，内存如何创建销毁等等。再比如：你学习Java语言，就必须具有面向对象(OO)的基础,就必须清楚是什么时候需要封装，什么时候需要继承，什么时候需要多态，要做项目，怎么还得懂点SSH。Php的大部分使用者可能根本就没这么多讲究，有的人喜欢面向过程，那你就用面向过程的方式来写代码；有的人喜欢面向对象，那你就用面向对象的方式写代码。Php的产生缘于互联网，目前也是互联网Web2.0第一编程语言。满足用户需求永远是第一位的，可维护性暂且可以放在第二位。我们通常说Web应用永远是β版的，计划远没有变化快。 我们公司里有很多phper，我曾经问过他们：“php程序到底是如何被执行的？”，多数人似乎很难说得清楚。这种情况，其实并不奇怪，我曾经拿类似的问题问过Javaer，Javaer的回答也是如此。有的同学会问：“研究这样的问题有没有实际意义呢？”我说：“有！”。理解系统的底层，有助于你写出高效健壮的代码，你会更清楚程序的代码到底该怎么去写。另外，如果你有志去做php扩展，那就更不必说，责无旁贷。 要回答以上问题，我觉得最好的办法是阅读一下php的源码，从“根”上解决。近来我找了点时间，粗读了一遍，愿意与各位共享。 关于php的底层工作原理，一定绕不开webserver，象apache，lighttpd，nginx，iis等。我这里就选择apache为例吧。以下内容将结合apache的源码、工作原理和扩展来逐步切入php的解析过程。     二、Apache运行机制剖析 l         B/S交互过程 浏览器(Browser)和服务器(Web Server)的交互过程：       1、  浏览器向服务器发出HTTP请求(Request)。 2、  服务器收到浏览器的请求数据，经过分析处理，向浏览器输出响应数据（Response）。 3、  浏览器收到服务器的响应数据，经过分析处理，将最终结果显示在浏览器中。  下图是一份浏览器请求数据和服务器响应数据的快照：     关于浏览器和服务器数据交互过程非常简单，很容易理解。我想从事Web开发的人员都很清楚，在此不再赘述，仅供参考。   l         Apache概述 Apache是目前世界上使用最为广泛的一种Web Server，它以跨平台、高效和稳定而闻名。按照去年官方统计的数据，Apache服务器的装机量占该市场60%以上的份额。尤其是在X（Unix/Linux）平台上，Apache是最常见的选择。其它的Web Server产品，比如IIS，只能运行在Windows平台上，是基于微软.Net架构技术的不二选择。 Apache并不是没有缺点，它最为诟病的一点就是变得越来越重，被普遍认为是重量级的WebServer。所以，近年来又涌现出了很多轻量级的替代产品，比如lighttpd,nginx等等，这些WebServer的优点是运行效率很高，但缺点也很明显，成熟度往往要低于Apache，通常只能用于某些特定场合，。   l         Apache组件逻辑图 Apache是基于模块化设计的，总体上看起来代码的可读性高于php的代码，它的核心代码并不多，大多数的功能都被分散到各个模块中，各个模块在系统启动的时候按需载入。你如果想要阅读Apache的源代码，建议你直接从main.c文件读起，系统最主要的处理逻辑都包含在里面。MPM（Multi -Processing Modules，多重处理模块）是Apache的核心组件之一，Apache通过MPM来使用操作系统的资源，对进程和线程池进行管理。Apache为了能够获得最好的运行性能，针对不同的平台(Unix/Linux、Window)做了优化，为不同的平台提供了不同的MPM，用户可以根据实际情况进行选择，其中最常使用的MPM有prefork和worker两种。至于您的服务器正以哪种方式运行，取决于安装Apache过程中指定的MPM编译参数,在X系统上默认的编译参数为prefork。由于大多数的Unix都不支持真正的线程，所以采用了预派生子进程(prefork)方式，象Windows或者Solaris这些支持线程的平台，基于多进程多线程混合的worker模式是一种不错的选择。对此感兴趣的同学可以阅读有关资料，此处不再多讲。Apache中还有一个重要的组件就是APR（Apache portable Runtime Library），即Apache可移植运行库，它是一个对操作系统调用的抽象库，用来实现Apache内部组件对操作系统的使用，提高系统的可移植性。Apache对于php的解析，就是通过众多Module中的php Module来完成的。     Apache的逻辑构成以及与操作系统的关系   l         Apache的生命周期 这一节的内容会与php模块的载入有关，您可以略微关注一下。以下是Apache的生命周期（prefork模式）示意图。         l         Apache的生命周期 这一节的内容将会阐述php模块的载入过程，请参考Apache的生命周期示意图（prefork模式下）。   Apache的运行分为启动阶段和运行阶段。   1.         启动阶段 在启动阶段，Apache主要进行配置文件解析(例如http.conf以及Include指令设定的配置文件等)、模块加载(例如mod_php.so,mod_perl.so等)和系统资源初始化（例