深入理解php底层之php生命周期

目录

• 1、PHP的运行模式
• 2、一切的开始: SAPI接口
• 启动apache
• 请求处理初始化
• 执行php代码
• 脚本结束
• sapi关闭
• 3、PHP的开始和结束阶段
• 4、单进程SAPI生命周期
• 5、多进程SAPI生命周期
• 6、多线程的SAPI生命周期
• 7、Apache一般使用多进程模式prefork

1、PHP的运行模式

 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。

1、当我们在终端敲入php这个命令的时候，它使用的是CLI。

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。

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：

• 多进程(通常编译为apache的模块来处理PHP请求)
•  多线程模式

2、一切的开始: SAPI接口

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. 

启动apache

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。

请求处理初始化

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。

执行php代码

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。

脚本结束

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()。

sapi关闭

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。

简要的过程如下：

1. PHP是随着Apache的启动而运行的；
2. 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）；
3. PHP总共有三个模块：内核、Zend引擎、以及扩展层；
4. PHP内核用来处理请求、文件流、错误处理等相关操作；
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；
6. 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；
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；
8. 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。

3、PHP的开始和结束阶段

开始阶段有两个过程：

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：

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).

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。

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).

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：

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：

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”。

SAPI运行PHP都经过下面几个阶段:
1、模块初始化阶段(Module init)     ：
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。
2、请求初始化阶段(Request init)  ：
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。
3、执行PHP脚本
4、请求结束(Request Shutdown) ：
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。
5、关闭模块(Module shutdown)     ：
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、单进程SAPI生命周期

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：

5、多进程SAPI生命周期

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。 

如图所示：

6、多线程的SAPI生命周期

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。

 多线程工作方式如下图

7、Apache一般使用多进程模式prefork

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。

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。

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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