PHP源码分析 - PHP-FPM运行原理

其实很早之前就有想过阅读PHP源码，主要还是自己比较懒散，意志不够坚定，一直无法静下心。最近不是很忙，趁着“短暂”的闲暇之余，翻看尘封已久的“PHP源码”文件。

我们知道web服务器与PHP应用之间通过SAPI接口进行交互数据。PHP提供了多种SAPI接口，例如 apache2hander、fastcgi、cli等等。当然，php-fpm也是其中一种。相比其他接口，php-fpm运用更加广泛。

php-fpm是一种master（主）/worker（子）多进程架构，与nginx设计风格有点类似。master进程主要负责CGI及PHP环境初始化、事件监听、子进程状态等等，worker进程负责处理php请求。
在介绍运行原理之前，我们先了解下它的几种运行模式。

运行模式

php-fpm支持三种运行模式，分别为static、ondemand、dynamic，默认为dynamic 。
static : 静态模式，启动时分配固定的worker进程。
ondemand: 按需分配，当收到用户请求时fork worker进程。
dynamic: 动态模式，启动时分配固定的进程。伴随着请求数增加，在设定的浮动范围调整worker进程。

这三种模式各有千秋，大家可以根据不同的环境调整相应的配置。

下面进入本文主题，着重介绍php-fpm运行原理。

运行原理

php-fpm采用master/worker架构设计，前面简单地描述master和worker进程模块的功能。下面将详细讲解这两个模块的运行原理。

master进程

master进程工作流程分为4个阶段，如下图：

1. cgi初始化阶段：分别调用fcgi_init()和 sapi_startup()函数，注册进程信号以及初始化sapi_globals全局变量。
2. php环境初始化阶段：由cgi_sapi_module.startup 触发。实际调用php_cgi_startup函数，而php_cgi_startup内部又调用php_module_startup执行。 php_module_startup主要功能：a).加载和解析php配置；b).加载php模块并记入函数符号表(function_table)；c).加载zend扩展 ; d).设置禁用函数和类库配置；e).注册回收内存方法；
3. php-fpm初始化阶段：执行fpm_init()函数。负责解析php-fpm.conf文件配置，获取进程相关参数（允许进程打开的最大文件数等）,初始化进程池及事件模型等操作。
4. php-fpm运行阶段：执行fpm_run() 函数，运行后主进程发生阻塞。该阶段分为两部分：fork子进程 和 循环事件。fork子进程部分交由fpm_children_create_initial函数处理（ 注：ondemand模式在fpm_pctl_on_socket_accept函数创建）。循环事件部分通过fpm_event_loop函数处理，其内部是一个死循环，负责事件的收集工作。

worker进程

worker进程分为 接收客户端请求、处理请求、请求结束三个阶段。

1. 接收客户端请求：执行fcgi_accept_request函数，其内部通过调用accept 函数获取客户端请求。

//请求锁
FCGI_LOCK(req->listen_socket);
req->fd = accept(listen_socket, (struct sockaddr *)&sa, &len);
//释放锁
FCGI_UNLOCK(req->listen_socket);

从上面的代码，可以注意到accept之前有一个请求锁的操作，这么设计是为了避免请求出现“惊群”的现象。当然，这是一个可选的选项，可以取消该功能。
2. 处理请求阶段：首先，分别调用fpm_request_info、php_request_startup获取请求内容及注册全局变量($_GET、$_POST、$_SERVER、$_ENV、$_FILES)；然后根据请求信息调用php_fopen_primary_script访问脚本文件；最后交给php_execute_script执行。php_execute_script内部调用zend_execute_scripts方法将脚本交给zend引擎处理。
3. 请求结束阶段：执行php_request_shutdown函数。此时 回调register_shutdown_function注册的函数及__destruct()方法，发送响应内容、释放内存等操作。

总结

php-fpm采用master/worker架构设计， master进程负责CGI、PHP公共环境的初始化及事件监听操作。worker进程负责请求的处理功能。在worker进程处理请求时，无需再次初始化PHP运行环境，这也是php-fpm性能优异的原因之一。