深入理解php底層之php生命周期

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1、PHP的運行模式

 PHP兩種運行模式是WEB模式、CLI模式。無論哪種模式，PHP工作原理都是一樣的，作為一種SAPI運行。

1、當我們在終端敲入php這個命令的時候，它使用的是CLI。

它就像一個web服務器一樣來支持php完成這個請求，請求完成後再重新把控制權交給終端。

2、當使用Apache或者別web服務器作為宿主時，當一個請求到來時，PHP會來支持完成這個請求。一般有：

  • 多進程(通常編譯為apache的模塊來處理PHP請求)
  •  多線程模式

2、一切的開始: SAPI接口

通常我們編寫php Web程序都是通過Apache或者Nginx這類Web服務器來測試腳本. 或者在命令行下通過php程序來執行PHP腳本. 執行完成腳本後，服務器應答，瀏覽器顯示應答信息,或者在命令結束後在標準輸出顯示內容. 我們很少關心PHP解釋器在哪裡. 雖然通過Web服務器和命令行程序執行腳本看起來很不一樣. 實際上她們的工作是一樣的. 命令行程序和Web程序類似, 命令行參數傳遞給要執行的腳本,相當於通過url 請求一個PHP頁面. 腳本戳裡完成後返回響應結果,隻不過命令行響應的結果是顯示在終端上. 腳本執行的開始都是通過SAPI接口進行的. 

啟動apache

當給定的SAPI啟動時，例如在對/usr/local/apache/bin/apachectl start的響應中，PHP由初始化其內核子系統開始。在接近啟動例程的末尾，它加載每個擴展的代碼並調用其模塊初始化例程（MINIT）。這使得每個擴展可以初始化內部變量、分配資源、註冊資源處理器，以及向ZE註冊自己的函數，以便於腳本調用這其中的函數時候ZE知道執行哪些代碼。

請求處理初始化

接下來，PHP等待SAPI層請求要處理的頁面。對於CGI或CLI等SAPI，這將立刻發生且隻發生一次。對於Apache、IIS或其他成熟的web服務器SAPI，每次遠程用戶請求頁面時都將發生，因此重復很多次，也可能並發。不管請求如何產生，PHP開始於要求ZE建立腳本的運行環境，然後調用每個擴展的請求初始化 （RINIT）函數。RINIT使得擴展有機會設定特定的環境變量，根據請求分配資源，或者執行其他任務，如審核。 session擴展中有個RINIT作用的典型示例，如果啟用瞭session.auto_start選項，RINIT將自動觸發用戶空間的session_start()函數以及預組裝$_SESSION變量。

執行php代碼

一旦請求被初始化瞭，ZE開始接管控制權，將PHP腳本翻譯成符號，最終形成操作碼並逐步運行之。如任一操作碼需要調用擴展的函數，ZE將會把參數綁定到該函數，並且臨時交出控制權直到函數運行結束。

腳本結束

腳本運行結束後，PHP調用每個擴展的請求關閉（RSHUTDOWN）函數以執行最後的清理工作（如將session變量存入磁盤）。接下來，ZE執行清理過程（垃圾收集）－有效地對之前的請求期間用到的每個變量執行unset()。

sapi關閉

一旦完成，PHP繼續等待SAPI的其他文檔請求或者是關閉信號。對於CGI和CLI等SAPI，沒有“下一個請求”，所以SAPI立刻開始關閉。關閉期間，PHP再次遍歷每個擴展，調用其模塊關閉（MSHUTDOWN）函數，並最終關閉自己的內核子系統。

簡要的過程如下：

1. PHP是隨著Apache的啟動而運行的；
2. PHP通過mod_php5.so模塊和Apache相連（具體說來是SAPI，即服務器應用程序編程接口）；
3. PHP總共有三個模塊：內核、Zend引擎、以及擴展層；
4. PHP內核用來處理請求、文件流、錯誤處理等相關操作；
5. Zend引擎（ZE）用以將源文件轉換成機器語言，然後在虛擬機上運行它；
6. 擴展層是一組函數、類庫和流，PHP使用它們來執行一些特定的操作。比如，我們需要mysql擴展來連接MySQL數據庫；
7. 當ZE執行程序時可能會需要連接若幹擴展，這時ZE將控制權交給擴展，等處理完特定任務後再返還；
8. 最後，ZE將程序運行結果返回給PHP內核，它再將結果傳送給SAPI層，最終輸出到瀏覽器上。

3、PHP的開始和結束階段

開始階段有兩個過程：

第一個過程：apache啟動的過程，即在任何請求到達之前就發生。是在整個SAPI生命周期內(例如Apache啟動以後的整個生命周期內或者命令行程序整個執行過程中)的開始階段(MINIT),該階段隻進行一次.。啟動Apache後，PHP解釋程序也隨之啟動； PHP調用各個擴展（模塊）的MINIT方法，從而使這些擴展切換到可用狀態。看看php.ini文件裡打開瞭哪些擴展吧； MINIT的意思是“模塊初始化”。各個模塊都定義瞭一組函數、類庫等用以處理其他請求。 模塊在這個階段可以進行一些初始化工作,例如註冊常量, 定義模塊使用的類等等.典型的的模塊回調函數MINIT方法如下：

PHP_MINIT_FUNCTION(myphpextension) { /* Initialize functions, classes etc */ }
{
    // 註冊常量或者類等初始化操作
    return SUCCESS; 
}

第二個過程發生在請求階段,當一個頁面請求發生時.則在每次請求之前都會進行初始化過程(RINIT請求開始).

請求到達之後，SAPI層將控制權交給PHP層，PHP初始化本次請求執行腳本所需的環境變量,例如創建一個執行環境,包括保存php運行過程中變量名稱和變量值內容的符號表. 以及當前所有的函數以及類等信息的符號表.例如是Session模塊的RINIT，如果在php.ini中啟用瞭Session 模塊，那在調用該模塊的RINIT時就會初始化$_SESSION變量，並將相關內容讀入；  然後PHP會調用所有模塊RINIT函數,即“請求初始化”。 在這個階段各個模塊也可以執行一些相關的操作, 模塊的RINIT函數和MINIT函數類似 ，RINIT方法可以看作是一個準備過程，在程序執行之間就會自動啟動。

PHP_RINIT_FUNCTION(myphpextension)
{
    // 例如記錄請求開始時間
    // 隨後在請求結束的時候記錄結束時間.這樣我們就能夠記錄下處理請求所花費的時間瞭
    return SUCCESS; 
}

結束階段分為兩個環節： 請求處理完後就進入瞭結束階段, 一般腳本執行到末尾或者通過調用exit()或者die()函數,PHP都將進入結束階段. 和開始階段對應,結束階段也分為兩個環節,一個在請求結束後(RSHUWDOWN),一個在SAPI生命周期結束時(MSHUTDOWN).

第一個環節：請求處理完後結束階段：請求處理完後就進入瞭結束階段，PHP就會啟動清理程序。它會按順序調用各個模塊的RSHUTDOWN方法。 RSHUTDOWN用以清除程序運行時產生的符號表，也就是對每個變量調用unset函數。典型的RSHUTDOWN方法如下：

PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION(myphpextension)
{
    // 例如記錄請求結束時間, 並把相應的信息寫入到日至文件中.
    return SUCCESS; 
}

第二個環節：最後，所有的請求都已處理完畢，SAPI也準備關閉瞭， PHP調用每個擴展的MSHUTDOWN方法，這是各個模塊最後一次釋放內存的機會。（這個是對於CGI和CLI等SAPI，沒有“下一個請求”，所以SAPI立刻開始關閉。）

典型的RSHUTDOWN方法如下：

PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION(extension_name) { 
    /* Free handlers and persistent memory etc */ 
    return SUCCESS; 
}

這樣，整個PHP生命周期就結束瞭。要註意的是，隻有在服務器沒有請求的情況下才會執行“啟動第一步”和“關閉第二步”。

SAPI運行PHP都經過下面幾個階段:
1、模塊初始化階段(Module init)     ：
即調用每個拓展源碼中的的PHP_MINIT_FUNCTION中的方法初始化模塊,進行一些模塊所需變量的申請,內存分配等。
2、請求初始化階段(Request init)  ：
即接受到客戶端的請求後調用每個拓展的PHP_RINIT_FUNCTION中的方法,初始化PHP腳本的執行環境。
3、執行PHP腳本
4、請求結束(Request Shutdown) ：
這時候調用每個拓展的PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION方法清理請求現場,並且ZE開始回收變量和內存。
5、關閉模塊(Module shutdown)     ：
Web服務器退出或者命令行腳本執行完畢退出會調用拓展源碼中的PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION 方法

4、單進程SAPI生命周期

CLI/CGI模式的PHP屬於單進程的SAPI模式。這類的請求在處理一次請求後就關閉。也就是隻會經過如下幾個環節： 開始 – 請求開始 – 請求關閉 – 結束 SAPI接口實現就完成瞭其生命周期。如圖所示：

5、多進程SAPI生命周期

通常PHP是編譯為apache的一個模塊來處理PHP請求。Apache一般會采用多進程模式， Apache啟動後會

fork出多個子進程，每個進程的內存空間獨立，每個子進程都會經過開始和結束環節， 不過每個進程的開始階

段隻在進程fork出來以來後進行，在整個進程的生命周期內可能會處理多個請求。 隻有在Apache關閉或者進程

被結束之後才會進行關閉階段，在這兩個階段之間會隨著每個請求重復請求開始-請求關閉的環節。 

如圖所示：

6、多線程的SAPI生命周期

多線程模式和多進程中的某個進程類似，不同的是在整個進程的生命周期內會並行的重復著 請求開始-請求關閉的環節

在這種模式下，隻有一個服務器進程在運行著，但會同時運行很多線程，這樣可以減少一些資源開銷，向Module init和Module shutdown就隻需要運行一遍就行瞭，一些全局變量也隻需要初始化一次，因為線程獨具的特質，使得各個請求之間方便的共享一些數據成為可能。

 多線程工作方式如下圖

7、Apache一般使用多進程模式prefork

在linux下使用#http –l 命令可以查看當前使用的工作模式。也可以使用#apachectl -l命令。
看到的prefork.c，說明使用的prefork工作模式。

prefork 進程池模型，用在 UNIX 和類似的系統上比較多，主要是由於寫起來方便，也容易移植，還不容易出問題。要知道，如果采用線程模型的話，用戶線程、內核線程和混合型線程有不同的特性，移植起來就麻煩。prefork 模型，即預先 fork() 出來一些子進程緩沖一下，用一個鎖來控制同步，連接到來瞭就放行一個子進程，讓它去處理。

prefork MPM 使用多個子進程，每個子進程隻有一個線程。每個進程在某個確定的時間隻能維持一個連接。在大多數平臺上，Prefork MPM在效率上要比Worker MPM要高，但是內存使用大得多。prefork的無線程設計在某些情況下將比worker更有優勢：他能夠使用那些沒有處理好線程安全的第三方模塊，並 且對於那些線程調試困難的平臺而言，他也更容易調試一些。

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