PHP 7 内核及实现原理-启动过程

date
Jun 7, 2021
slug
php-how-kernel-works-star-process
status
Published
tags
PHP
读书
summary
type
Page

FPM 启动和初始化 worker 的过程

notion image
代码在源码 /sapi/fpm/fpm/fpm_main.c 中
  • fpm_conf_init_main() 函数解析 php-fpm.conf 配置文件，分配 worker pool 的内存空间。每个worker pool 用结构体 fpm_worker_pool_s 表示，每个 pool 中的有一个 fpm_scoreboard_s 结构体，用来管理具体一个 worker
  • fpm_scoreboard_init_main() 函数分配每个 worker 的内存，在 pool 的 fpm_scoreboard_s 结构体中，每个 worker 使用 fpm_scoreboard_proc_s 结构体表示
  • 之后 master 给每个 worker pool 创建 socket、注册监听的信号等。
即解析 php-fpm.conf → 初始化worker pool→ 初始化worker
关系类似：fpm_worker_pool_s(fpm_scoreboard_s(fpm_scoreboard_proc_s))
 

FPM worker/PHP 处理请求的过程

  • 等待请求：worker 阻塞在 fcgi_accept_request 函数等待请求到来。
  • 解析请求：FastCGI 接到请求并解析请求数据。
  • 请求初始化：执行 php_request_startup 此阶段会调用每个扩展的：PHP_RINIT_FUNCTION 函数 即 RINIT。
  • 编译、执行：由 php_execute_script 完成 PHP 脚本的编译、执行
  • 关闭请求：请求完成后执行 php_request_shutdown ，此阶段会调用每个扩展的：PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION 即 RSHUTDOWN，重新进入下一轮等待。
 

PHP 执行的几个阶段或生命周期

从请求放宽到整个 PHP 的执行阶段，在上面请求的处理前后，增加模块的初始化和关闭阶段：
  • 模块初始化 php_module_startup MINIT
    • 初始化各个模块
    • 初始化部分全局变量和常量
    • 解析php.ini
    • 初始化 Zend 引擎和核心组件
  • 请求初始化 php_request_startup RINIT
    • 重置垃圾回收
    • 初始化编译器、执行器、扫描器等
  • 执行 PHP 脚本 php_execute_script EXEC
    • 词法分析，得到 tokens
    • 语法分析 得到 抽象语法树 AST
    • 编译成 opcodes
    • 执行 opcodes
  • 请求结束 php_request_shutdown RSHUTDOWN
    • 销毁request相关的全局变量
    • 关闭编译器、执行器
    • 还原ini配置
  • 模块关闭 php_module_shutdown MSHUTDOWN
    • 销毁全局变量
    • 关闭所有扩展、垃圾回收、内存管理等
notion image
 

Token、AST 和 opcodes 之间的关系

PHP 代码 => Token => 抽象语法树 => Opcodes => 执行
  • 源代码通过词法分析得到 Token Token 是 PHP 代码被切割成的有意义的标识。PHP7 一共有 137 种 Token，在 zend_language_parser.h 文件中做了定义。
  • 基于语法分析器将 Token 转换成抽象语法树（AST） Token 就是一个个的词块，但是单独的词块不能表达完整的语义，还需要借助一定的规则进行组织串联。所以就需要语法分析器根据语法匹配 Token，将 Token 进行串联。语法分析器串联完 Token 后的产物就是抽象语法树（AST，Abstract Syntax Tree）。 AST 是 PHP7 版本的新特性，之前版本的 PHP 代码的执行过程中是没有生成 AST 这一步的。它的作用主要是实现了 PHP 编译器和解释器的解耦，提升了可维护性。
  • 将语法树转换成 Opcode 需要将语法树转换成 Opcode，才能被引擎直接执行。
  • 执行 Opcodes opcodes 是 opcode 的集合形式，是 PHP 执行过程中的中间代码。PHP 工程优化措施中有一个比较常见的 “开启 opcache”，指的技术这里将 opcodes 进行缓存。通过省去从源码到 opcode 的阶段，引擎直接执行缓存好的 opacode，以提升性能。
 
Token 例子
如下代码中，经过第一部词法分析后得到一些token
输出：
Token_get_all 函数可以打印解析的 token。数组的第一个值为 Token 对应的枚举值。第二个值为 Token 对应的原始字符串内容。第三个值为代码对应的行号。可以看出，词法解析器将 “<? php echo "hello world"; ” 这段文本内容切分成了 4 部分。
 
AST 抽象语法树
之后生成 AST 抽象语法树，可理解为对语法的一种抽象，再用 AST 生成 opcodes，是 opcode 的集合，交给 zend 执行。如这样一段代码：
生成的 AST 大概这个意思：
notion image
如果使用 php-parser 解析生成 AST，结果这样：
 
opcode
PHP 是构建在 Zend 虚拟机(Zend VM)之上的，PHP 的 opcode 就是 Zend 虚拟机中的指令。
在 php_execute_script 执行脚本阶段，会先经过词法分析，得到 tokens，之后进行语法分析，之后得到 opcode，最后交给执行器执行 opcode。
使用 vld 扩展可查看生成的 opcode
 

附加-程序执行的词法分析和语法分析介绍

词法分析是把 PHP 代码分割成一个个的“单元”（TOKEN），语法分析则将这些“单元”转化为 Zend Engine 可执行的操作。然后 PHP 内部的 Zend Engine 对这些操作进行顺次的执行。
词法分析和语法分析一般按使用 Lex 和 Yacc 来实现。
  • Lex（Lexical Analyzer）主要用于做词法分析
  • Yacc（Yet Another Compiler-Compiler）主要用来做语法分析
关于 lex yacc 的解释：https://www.cnblogs.com/hdk1993/p/4922801.html
系列文章《Python解释器源码剖析》https://www.cnblogs.com/traditional/p/11511685.html
 

© 菜皮 2020 - 2023