PHP代碼的執行

先看下PHP的結構圖：

1）Zend Engine

Zend引擎是PHP實現的核心，提供了語言實現上的基礎設施。例如：PHP的語法實現，腳本的編譯運行環境， 擴展機制以及內存管理等。

2）Extensions

圍繞着zend引擎，Extensions經過組件式的方式提供各類基礎服務，咱們常見的各類內置函數（如MySQL系列）、標準庫等都是經過Extension來實現，用戶也能夠根據須要實現本身的extension以達到功能擴展、性能優化等目的。

3）SAPI

SAPI(Server Application Programming Interface)指的是PHP具體應用的編程接口。就像PC同樣，不管安裝哪些操做系統，只要知足了PC的接口規範均可以在PC上正常運行。

4）架構思想

若是php是一輛車，那麼車的框架就是php自己，Zend是車的引擎（發動機），Ext下面的各類組件就是車的輪子，SAPI能夠看作是公路，車能夠跑在不一樣類型的公路上，而一次php程序的執行就是汽車跑在公路上。所以，咱們須要：性能優異的引擎+合適的車輪+正確的跑道。

 

1、Apache

Apache是Apache軟件基金會的一個開放源代碼的Web服務器，Apache支持許多特性，大部分經過模塊擴展實現。

常見的模塊包括mod_auth（權限驗證）、mod_ssl（SSL和TLS支持） mod_rewrite（URL重寫）等。

下圖爲Apache的邏輯構成以及與操做系統的關係：

 

1）Apache的mod_php5模塊

當PHP須要在Apache服務器下運行時，能夠用mod_php5模塊的形式集成。

此時mod_php5模塊的做用是接收Apache傳遞過來的PHP文件請求，並處理這些請求， 而後將處理後的結果返回給Apache。

 

2）Apache的運行過程

Apache的運行分爲啓動階段和運行階段。

在運行階段，Apache主要工做是處理用戶的服務請求。

Apache對HTTP的請求能夠分爲鏈接、處理和斷開鏈接三個大的階段。同時也能夠分爲11個小的階段：

Post-Read-Request，URI Translation，Header Parsing，Access Control，Authentication，

Authorization，MIME Type Checking，FixUp，Response，Logging，CleanUp。

 

3）Apache Hook機制

模塊能夠在Apache的任何一個處理階段中掛接(Hook)上本身的處理函數，從而參與Apache的請求處理過程。

 

2、FastCGI

1）CGI

　　CGI全稱是「通用網關接口」(Common Gateway Interface)，描述了客戶端和服務器程序之間傳輸數據的一種標準。它可讓一個客戶端，從網頁瀏覽器向執行在Web服務器上的程序請求數據。CGI用來溝通程序(如PHP, Python, Java)和Web服務器(Apache2, Nginx)，理論上任何語言編寫的程序均可以經過CGI來提供Web服務。

　　好比如今請求的是「index.php」，根據配置文件，Apache知道這個不是靜態文件，須要去找PHP解析器來處理，那麼它會把這個請求簡單處理後交給PHP解析器。Apache會傳url、查詢字符串、POST數據、HTTP header等，而CGI就是規定要傳哪些數據、以什麼樣的格式傳遞給後方處理這個請求的協議。

　　當web服務器收到「index.php」這個請求後，會啓動對應的CGI程序，這裏就是PHP的解析器。接下來PHP解析器會解析php.ini、載入所有擴展並初始化所有數據結構，而後處理請求，再以CGI規定的格式返回處理後的結果，退出進程，web服務器再把結果返回給瀏覽器。

 

2）FastCGI

　　CGI程序存在性能問題，每次請求都會重複「PHP解析器會解析php.ini、載入所有擴展並初始化所有數據結構」這些步驟。

　　FastCGI是CGI的一種改進方案。FastCGI像是一個常駐(long-live)型的CGI， 它能夠一直執行，在請求到達時不會花費時間去fork一個進程來處理(這是CGI最爲人詬病的fork-and-execute模式)。

FastCGI工做流程的通俗版本以下：

1. Fastcgi會先啓一個master，解析配置文件，初始化執行環境，而後再啓動多個worker。

2. 當請求過來時，master會傳遞給一個worker，而後當即能夠接受下一個請求。這樣就避免了重複的勞動，效率天然是高。

3. 當worker不夠用時，master能夠根據配置預先啓動幾個worker等着。

4. 當空閒worker太多時，也會停掉一些，這樣就提升了性能，也節約了資源。

FastCGI工做流程的專業版本以下：

1. Web Server啓動時載入FastCGI進程管理器（IIS ISAPI或Apache Module)

2. FastCGI進程管理器自身初始化，啓動多個CGI解釋器進程(可見多個php-cgi)並等待來自Web Server的鏈接。

3. 當客戶端請求到達Web Server時，FastCGI進程管理器選擇並鏈接到一個CGI解釋器。Web server將CGI環境變量和標準輸入發送到FastCGI子進程php-cgi。

4. FastCGI子進程完成處理後將標準輸出和錯誤信息從同一鏈接返回Web Server。當FastCGI子進程關閉鏈接時， 請求便告處理完成。FastCGI子進程接着等待並處理來自FastCGI進程管理器(運行在Web Server中)的下一個鏈接。 在CGI模式中，php-cgi在此便退出了。

3）PHP-CGI

PHP-CGI是PHP自帶的FastCGI管理器。

PHP-CGI的不足：

1. php-cgi變動php.ini配置後需重啓php-cgi才能讓新的php-ini生效，不能夠平滑重啓。

2. 直接殺死php-cgi進程，php就不能運行了。(PHP-FPM和Spawn-FCGI就沒有這個問題，守護進程會平滑重新生成新的子進程。）

4）PHP-FPM

PHP-FPM是一個PHP FastCGI管理器，是隻用於PHP的。

PHP-FPM實際上是PHP源代碼的一個補丁，旨在將FastCGI進程管理整合進PHP包中。必須將它patch到你的PHP源代碼中，在編譯安裝PHP後纔可使用。

 

3、SAPI

下圖爲SAPI的簡單示意圖：

SAPI（Server abstraction API），它提供了一個接口，使得PHP能夠和其餘應用進行交互數據。

 

1）PHP執行的兩個階段，開始和結束

開始階段：

a. 模塊初始化階段（MINIT）， 在整個SAPI生命週期內(例如Apache啓動之後的整個生命週期內或者命令行程序整個執行過程當中)， 該過程只進行一次

b. 模塊激活階段（RINIT），該過程發生在請求階段， 例如經過url請求某個頁面，則在每次請求以前都會進行模塊激活（RINIT請求開始）

結束階段：

a. 停用模塊(RSHUTDOWN，對應RINIT)

b. 在SAPI生命週期結束（Web服務器退出或者命令行腳本執行完畢退出）時關閉模塊(MSHUTDOWN，對應MINIT)

 

2）單進程SAPI生命週期

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。也就是隻會通過以下幾個環節：

開始 - 請求開始 - 請求關閉 - 結束。SAPI接口實現就完成了其生命週期。

a. 啓動：初始化若干全局變量，初始化若干常量，初始化Zend引擎和核心組件，解析php.ini，全局操做函數的初始化，初始化靜態構建的模塊和共享模塊(MINIT)，禁用函數和類

b. 激活：激活Zend引擎，激活SAPI，環境初始化，模塊請求初始化

c. 運行：要解析執行的文件，須要作詞法分析、語法分析和中間代碼生成操做，返回此文件的全部中間代碼

d. 關閉：關閉請求的過程是一個若干個關閉操做的集合

e. 結束：flush，關閉Zend引擎

 

3）多進程SAPI生命週期

一般PHP是編譯爲apache的一個模塊來處理PHP請求。

　　Apache通常會採用多進程模式， Apache啓動後會fork出多個子進程，每一個進程的內存空間獨立，每一個子進程都會通過開始和結束環節， 不過每一個進程的開始階段只在進程fork出來以來後進行，在整個進程的生命週期內可能會處理多個請求。

 

4）多線程的SAPI生命週期

　　多線程模式和多進程中的某個進程相似，不一樣的是在整個進程的生命週期內會並行的重複着 請求開始-請求關閉的環節

 

4、PHP腳本的執行

SAPI處於PHP整個架構較上層，而真正腳本的執行主要由Zend引擎來完成。

<?php
$str = "Hello, World!\n";
echo $str;

a. 如上例中， 傳遞給php程序須要執行的文件， php程序完成基本的準備工做後啓動PHP及Zend引擎， 加載註冊的擴展模塊。

b. 初始化完成後讀取腳本文件，Zend引擎對腳本文件進行詞法分析，語法分析。

c. 編譯成opcode執行。 若是安裝了apc之類的opcode緩存， 編譯環節可能會被跳過而直接從緩存中讀取opcode執行。

不少編程語言都使用lex/yacc或他們的變體(flex/bison)來做爲語言的詞法語法分析生成器， 好比PHP、Ruby、Python以及MySQL的SQL語言實現。

PHP是構建在Zend虛擬機(Zend VM)之上的。PHP的opcode就是Zend虛擬機中的指令。

 

 

參考資料：

http://www.cnblogs.com/hongfei/archive/2012/06/12/2547119.html   PHP的執行原理/執行流程

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt02/02-01-php-life-cycle-and-zend-engine   生命週期和Zend引擎

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt02/02-02-01-apache-php-module  Apache模塊

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt02/02-02-03-fastcgi   FastCGI

http://segmentfault.com/q/1010000000256516    FastCgi與PHP-fpm之間是個什麼樣的關係

http://www.cnblogs.com/skynet/p/4173450.html  Nginx + CGI/FastCGI + C/Cpp

http://www.php-internals.com/book/?p=chapt02/02-02-00-overview   SAPI概述

http://rapheal.sinaapp.com/2013/11/14/php_zend_lex/  PHP-Zend引擎剖析之詞法分析

http://rapheal.sinaapp.com/2013/11/20/php_zend_hello_world/  PHP-Zend引擎剖析之Hello World

http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/1287    一次請求生命週期