PHP底层工作原理

PHP体系架构

PHP的相关进程是随着Web服务器如Apache、Nginx等的启动而运行的，这里以Apache为例简要梳理下流程：

PHP中客户端和服务器的交互

1. PHP通过mod_php.so扩展和Apache建立联系，具体来说是SAPI服务器应用程序编程接口。

当Apache服务器启动后，PHP解释程序也随之启动，PHP启动的过程分为两步：

• 初始化环境变量，这些环境变量将在SAPI生命周期中发生作用。
  PHP解释程序启动后，会调用各个扩展的MINIT方法即“模块初始化”，从而使扩展切换到可用状态。MINIT指的是，每个扩展模块都定义了一组函数、类库等用于处理其它请求。
• 生成只针对当前请求的变量设置
  当客户端的请求发生时，SAPI层将控制权交给PHP层。于是，PHP设置了用于回复本次请求所需的环境变量，用来存放执行过程中产生的变量名和值。PHP调用各个扩展模块的RINIT方法即请求初始化。经典的案例使Session模块的RINIT方法，如果在php.ini中启用了Session扩展模块，那么在调用该模块的RINIT时就会初始化$_SESSION全局变量，并将相关内容读取。RINIT方法可看作是一个准备过程，在程序执行之间就会自动启动。

如同PHP启动一样，PHP的关闭也分为两个步骤

• 一旦脚本执行完毕，无论是执行到文件末尾还是使用exit或die函数中止。PHP都会启动清理程序，清理程序会按顺序调用各个扩展模块的RSHUTDOWN方法，RSHUTDOWN方法用来清理程序运行时产生的符号表，也就是对每个变量调用unset函数。
• 当所有的请求都处理完毕后，SAPI也准备关闭了。此时，PHP会调用每个扩展模块的MSHUTDOWN方法，这是各个扩展模块最后一次释放内存的机会。

2. PHP中共有三个模块：PHP内核、Zend引擎、扩展层

PHP核心

• PHP内核：用来处理请求、文件流、错误处理等相关操作
• Zend引擎：将PHP源文件转换成机器语言，并在Zend虚拟机上运行。
• 扩展层：是一组函数、类库和流

PHP使用这个三个模块来执行特定的操作，如使用MySQL扩展来连接MySQL数据。

3. 当Zend引擎执行程序时可能会需要连接若干扩展，此时Zend引擎会将控制权交给扩展，等处理完特定任务后再返还。
4. Zend引擎将运行结果返回给PHP内核，PHP内核将结果传递给SAPI，最终通过Web服务器输出到浏览器。

PHP脚本运行流程

PHP作为Swoole的宿主，下图是以CLI命令行下执行一个PHP脚本文件时的完整流程：

PHP生命周期

SAPI是PHP给外部环境执行PHP内核提供的统一接口，常见有三种：CLI、PHP-FPM、MOD_PHP。

以PHP-FPM为例，将PHP运行周期的关键步骤提取：

PHP-FPM

1. 初始化
   PHP引擎初始化公用配置，读取.ini配置文件，加载zend引擎。

2. MINIT
   执行PHP各个扩展模块的MINIT（模块初始化）方法后，常驻在PHP-FPM进程中，等待处理请求。

3. RINIT
   当请求过来后，调用PHP各个扩展模块的RINIT（请求初始化）方法进行请求内数据的初始化，如超全局变量和模块数据的初始化等操作。

4. 执行PHP脚本
   加载PHP脚本文件，进行词法分析、语法分析、生成Opcode中间代码，然后交给Zend虚拟机，暂存执行结果。

   
   
   解释型语言PHP的执行流程

5. RSHUTDOWN
   在结果返回给PHP-FPM之前，会调用PHP各个扩展模块的RSHUTDOWN（请求关闭）方法进行数据的回收，Zend虚拟机会关闭打开的数据流，进行内存释放等操作，然后把暂存的执行结果flush输出。

6. MSHUTDOWN
   当重启PHP-FPM时会调用PHP各个扩展模块的MSHUTDOWN（模块关闭）方法，执行关闭Zend引擎等操作。

通过以上流程可以发现PHP-FPM中每个请求都是在执行第3~5步，Opcode缓存是将第4步的词法分析、语法分析、生成Opcode中间代码等几个操作给缓存起来，从而达到加速的目的。

Opcode

既然每个请求都是独立的，那么能不能进行数据共享呢？由于在MINIT模块初始化时数据是常驻在PHP-FPM进程中的，所有是可以实现的，例如比较典型的.ini配置文件是放在这一步的。另外每个请求都能够独立释放内存，总体上是安全的，但也是有问题的，很有可能在扩展层就存在内存泄漏。所以PHP-FPM提供max_request来重启PHP-FPM，达到完全释放内存的目的。

Swoole的生命周期

分析了PHP的基本执行流程后，Swoole是在哪一步执行的呢？首先，Swoole运行有个前提条件：必须在CLI命令行模式下执行。Swoole在PHP执行流程的第4步执行PHP脚本时就接管了PHP，进入了Swoole的生命周期。

Swoole的生命周期以多进程模式为例，具体流程如下：

Swoole执行流程

1. 初始化
   创建Manager管理进程，创建Worker工作子进程，监听所有TCP/UDP端口，监听定时器Timer。
2. onStart
   onStart回调函数是在Master主进程中执行的，和Worker工作子进程的onWorkStart是并行的，并没有先后之分。在此回调函数中强烈要求只做Log记录和进程名设置操作，不要做业务逻辑。因为业务逻辑代码的错误将直接导致Master主进程Crash崩溃，进而让整个Swoole服务器无法对外提供服务。
3. onReceive
   客户端请求的数据到达时会调用onReceive函数，进行业务逻辑处理输出结果。客户端发送的多次请求，服务端是可以一次性接收的，所以会发现一个问题是onReceive接收的数据会非常大。
4. onWorkerStop
   Worker工作子进程退出时回调onWorkerStop函数。
5. onShutDown
   Swoole服务停止时回调onShutDown函数，然后继续PHP-FPM的第5~6步，最后退出PHP的生命周期。