php深度探討

• 我們從未手動開啟過PHP的相關進程，它是隨著Apache的啟動而運行的；
• 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）；
• PHP總共有三個模塊：內核、Zend引擎、以及擴展層；
• PHP內核用來處理請求、文件流、錯誤處理等相關操作；
• 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；
• 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；
• 當ZE執行程序時可能會需要連接若干擴展，這時ZE將控制權交給擴展，等處理完特定任務後再返還；
• 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，最終輸出到浏覽器上。

深入探討
　　等等，沒有這麼簡單。以上過程只是個簡略版，讓我們再深入挖掘一下，看看幕後還發生了些什麼。

• Apache啟動後，PHP解釋程序也隨之啟動；
• PHP的啟動過程有兩步；
• 第一步是初始化一些環境變量，這將在整個SAPI生命周期中發生作用；
• 第二步是生成只針對當前請求的一些變量設置。

PHP啟動第一步
　　不清楚什麼第一第二步是什麼？別擔心，我們接下來詳細討論一下。讓我們先看看第一步，也是最主要的一步。要記住的是，第一步的操作在任何請求到達之前就發生了。

• 啟動Apache後，PHP解釋程序也隨之啟動；
• PHP調用各個擴展的MINIT方法，從而使這些擴展切換到可用狀態。看看php.ini文件裡打開了哪些擴展吧；
• MINIT的意思是“模塊初始化”。各個模塊都定義了一組函數、類庫等用以處理其他請求。

　　一個典型的MINIT方法如下：
PHP_MINIT_FUNCTION(extension_name){
/* Initialize functions, classes etc */
}
PHP啟動第二步

• 當一個頁面請求發生時，SAPI層將控制權交給PHP層。於是PHP設置了用於回復本次請求所需的環境變量。同時，它還建立一個變量表，用來存放執行過程中產生的變量名和值。
• PHP調用各個模塊的RINIT方法，即“請求初始化”。一個經典的例子是Session模塊的RINIT，如果在php.ini中啟用了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；
• RINIT方法可以看作是一個准備過程，在程序執行之間就會自動啟動。

一、開篇

在開始這個專題之前，先說一點題外話。大多數人學習編程語言的時候，首先關注的是這種語言的語法及其常用函數。我學習C,Java,Php等語言就是按照這樣的方式開始的。一般情況下，這個階段需要一個月左右的時間就會完全掌握，並能基本熟練地使用。對於已有經驗的同學，可能時間更短。其實各種語言的語法和常用函數都差別不大，有很多相通的地方。如果您在學習一種編程語言的時候，拿一些真正的項目任務作為實踐，效果更佳，實踐遠勝於理論。

我們在掌握了一門編程語言之後，又會向兩個方向發展：一個方向是向上延伸，從事系統框架結構的探索；另一方向是向下延伸，從事系統底層方面的研究，我大體畫了一下這個學習演變過程的示意圖。

注：雖然我的形象一直用著“高高手”，但我只是個菜鳥，如有雷同，純屬巧合，歡迎善意拍磚。

php的語法非常簡單，正是它的簡單性，使它成為了當前互聯網第一編程語言。你不需要具備很多的知識就能上手，比如：你學習C語言，就必須非常了解各個變量如何定義，指針如何操作，內存如何創建銷毀等等。再比如：你學習Java語言，就必須具有面向對象(OO)的基礎,就必須清楚是什麼時候需要封裝，什麼時候需要繼承，什麼時候需要多態，要做項目，怎麼還得懂點SSH。Php的大部分使用者可能根本就沒這麼多講究，有的人喜歡面向過程，那你就用面向過程的方式來寫代碼；有的人喜歡面向對象，那你就用面向對象的方式寫代碼。Php的產生緣於互聯網，目前也是互聯網Web2.0第一編程語言。滿足用戶需求永遠是第一位的，可維護性暫且可以放在第二位。我們通常說Web應用永遠是β版的，計劃遠沒有變化快。

我們公司裡有很多phper，我曾經問過他們：“php程序到底是如何被執行的？”，多數人似乎很難說得清楚。這種情況，其實並不奇怪，我曾經拿類似的問題問過Javaer，Javaer的回答也是如此。有的同學會問：“研究這樣的問題有沒有實際意義呢？”我說：“有！”。理解系統的底層，有助於你寫出高效健壯的代碼，你會更清楚程序的代碼到底該怎麼去寫。另外，如果你有志去做php擴展，那就更不必說，責無旁貸。

要回答以上問題，我覺得最好的辦法是閱讀一下php的源碼，從“根”上解決。近來我找了點時間，粗讀了一遍，願意與各位共享。

關於php的底層工作原理，一定繞不開webserver，象apache，lighttpd，nginx，iis等。我這裡就選擇apache為例吧。以下內容將結合apache的源碼、工作原理和擴展來逐步切入php的解析過程。

二、Apache運行機制剖析

l         B/S交互過程

浏覽器(Browser)和服務器(Web Server)的交互過程：

1、  浏覽器向服務器發出HTTP請求(Request)。

2、  服務器收到浏覽器的請求數據，經過分析處理，向浏覽器輸出響應數據（Response）。

3、  浏覽器收到服務器的響應數據，經過分析處理，將最終結果顯示在浏覽器中。

 下圖是一份浏覽器請求數據和服務器響應數據的快照：

關於浏覽器和服務器數據交互過程非常簡單，很容易理解。我想從事Web開發的人員都很清楚，在此不再贅述，僅供參考。

l         Apache概述

Apache是目前世界上使用最為廣泛的一種Web Server，它以跨平台、高效和穩定而聞名。按照去年官方統計的數據，Apache服務器的裝機量占該市場60%以上的份額。尤其是在X（Unix/Linux）平台上，Apache是最常見的選擇。其它的Web Server產品，比如IIS，只能運行在Windows平台上，是基於微軟.Net架構技術的不二選擇。

Apache並不是沒有缺點，它最為诟病的一點就是變得越來越重，被普遍認為是重量級的WebServer。所以，近年來又湧現出了很多輕量級的替代產品，比如lighttpd,nginx等等，這些WebServer的優點是運行效率很高，但缺點也很明顯，成熟度往往要低於Apache，通常只能用於某些特定場合，。

l         Apache組件邏輯圖

Apache是基於模塊化設計的，總體上看起來代碼的可讀性高於php的代碼，它的核心代碼並不多，大多數的功能都被分散到各個模塊中，各個模塊在系統啟動的時候按需載入。你如果想要閱讀Apache的源代碼，建議你直接從main.c文件讀起，系統最主要的處理邏輯都包含在裡面。MPM（Multi -Processing Modules，多重處理模塊）是Apache的核心組件之一，Apache通過MPM來使用操作系統的資源，對進程和線程池進行管理。Apache為了能夠獲得最好的運行性能，針對不同的平台(Unix/Linux、Window)做了優化，為不同的平台提供了不同的MPM，用戶可以根據實際情況進行選擇，其中最常使用的MPM有prefork和worker兩種。至於您的服務器正以哪種方式運行，取決於安裝Apache過程中指定的MPM編譯參數,在X系統上默認的編譯參數為prefork。由於大多數的Unix都不支持真正的線程，所以采用了預派生子進程(prefork)方式，象Windows或者Solaris這些支持線程的平台，基於多進程多線程混合的worker模式是一種不錯的選擇。對此感興趣的同學可以閱讀有關資料，此處不再多講。Apache中還有一個重要的組件就是APR（Apache portable Runtime Library），即Apache可移植運行庫，它是一個對操作系統調用的抽象庫，用來實現Apache內部組件對操作系統的使用，提高系統的可移植性。Apache對於php的解析，就是通過眾多Module中的php Module來完成的。

Apache的邏輯構成以及與操作系統的關系

l         Apache的生命周期

這一節的內容會與php模塊的載入有關，您可以略微關注一下。以下是Apache的生命周期（prefork模式）示意圖。

這一篇多寫一點內容，主要是今天終於有時間了。最近工作一直比較忙，公司裡一大攤子事情需要處理，哥們首先得賣身混飯吃，其次才能在閒得蛋疼的時候寫一點。閒話少敘，書接上回：

l         Apache的生命周期

這一節的內容將會闡述php模塊的載入過程，請參考Apache的生命周期示意圖（prefork模式下）。

Apache的運行分為啟動階段和運行階段。

1.         啟動階段

在啟動階段，Apache主要進行配置文件解析(例如http.conf以及Include指令設定的配置文件等)、模塊加載(例如mod_php.so,mod_perl.so等)和系統資源初始化（例如日志文件、共享內存段等）工作。

在這個階段，Apache為了獲得系統資源最大的使用權限，將以特權用戶root（X系統）或超級管理員administrator(Windows系統)完成啟動。

Apache和“php處理機”的裝配過程就是在這個階段完成的。

“php處理機”就是負責解釋和執行你的php代碼的系統模塊。這個名字是我特意創造的，目的是為了幫助你理解本節的內容，後面的章節還會給出更專業的名稱。

你單獨做過php的安裝配置嗎？

如果你做過類似的工作，下面的內容很容易理解；如果你沒有做過，可以嘗試安裝一下，有助於加深你的理解。不過，我的文章向來深入淺出，我會盡量把這個過程講得更淺顯一些。其實php的安裝非常簡單，如果你很感興趣的話，可以到網上隨便搜一篇安裝指南，按步驟照做就可以了。

把php最終集成到Apache系統中，還需要對Apache進行一些必要的設置。這裡，我們就以php的mod_php5 SAPI運行模式為例進行講解，至於SAPI這個概念後面我們還會詳細講解。

假定我們安裝的版本是Apache2 和 Php5，那麼需要編輯Apache的主配置文件http.conf，在其中加入下面的幾行內容：

Unix/Linux環境下：

LoadModule php5_module modules/mod_php5.so

AddType application/x-httpd-php .php

注：其中modules/mod_php5.so 是X系統環境下mod_php5.so文件的安裝位置。

Windows環境下：

LoadModule php5_module d:/php/php5apache2.dll

AddType application/x-httpd-php .php

注：其中d:/php/php5apache2.dll 是在Windows環境下php5apache2.dll文件的安裝位置。

這兩項配置就是告訴Apache Server，以後收到的Url用戶請求，凡是以php作為後綴，就需要調用php5_module模塊（mod_php5.so/ php5apache2.dll）進行處理。

這個過程可以參考以下的示意圖：

Apache啟動階段的源碼包含在server/main.c中，我整理了一下源碼中的對應關系：

不熟悉unix/linux的同學可能會問so文件（mod_php5.so)是個什麼樣的文件?

unix/linux下,so後綴文件是一個DSO文件，DSO與windows系統下的dll是等價概念，都是把一堆函數封裝在一個二進制文件中。調用它們的進程把它們裝入內存後，會將其映射到自己的地址空間。

DSO全稱為Dynamic Shared Object，即動態共享對象。DLL全稱為Dynamic Link Library 即動態鏈接庫。

Apache 服務器的體系結構的最大特點，就是高度模塊化。如果你為了追求處理效率，可以把這些dso模塊在apache編譯的時候靜態鏈入，這樣會提高Apache 5%左右的處理性能。