目录

1、基本概念

什么是CGI？

部分专业术语解释

图解静态请求和动态请求

php组成

2、PHP的生命周期

3、PHP底层工作原理

基本概念

1.什么是CGI？

1）什么是cgi呢？ CGI是common gateway interface的缩写，译作通用网关接口，但很不幸，我们无法见名知意，我们知道，web服务器所处理的内容都是静态的，要想处理动态内容，需要依赖于web应用程序，如php、jsp、python、perl等。但是web server如何将动态的请求传递给这些应用程序？它所依赖的就是cgi协议。没错，是协议，也就是web server和web应用程序交流时的规范。换句话说，通过cgi协议，再结合已搭建好的web应用程序，就可以让web server也能"处理"动态请求，你肯定知道处理两字为什么要加上双引号。

简单版的cgi工作方式如下：

2.部分专业术语解释

CGI：

概念：它是一种协议。通过cgi协议，web server可以将动态请求和相关参数发送给专门处理动态内容的应用程序。

工作原理：CGI方式在遇到连接请求（用户请求）先要创建cgi的子进程，激活一个CGI进程，然后处理请求，处理完后结束这个子进程。这就是fork-and-execute模式。所以用cgi方式的服务器有多少连接请求就会有多少cgi子进程，子进程反复加载是cgi性能低下的主要原因。当用户请求数量非常多时，会大量挤占系统的资源如内存，CPU时间等，造成效能低下。

2）FASTCGI：

概念：也是一种协议，只不过是cgi的优化版。cgi的性能较烂，fastcgi则在其基础上进行了改进。FastCGI技术目前支持语言有：C/C++、Java、Perl、Tcl、Python、SmallTalk、Ruby等

工作原理：fast-cgi是cgi的升级版本，是一个进程可以处理多个请求，和上面的cgi协议完全不一样，cgi是一个进程只能处理一个请求，这样就会导致大量的cgi程序，因此会给服务器带来负担。FastCGI像是一个常驻型的CGI，它可以一直执行着，只要激活后，不会每次都要花费时间去fork一次

3）PHP-CGI：

概念：PHP-CGI是PHP自带的FastCGI管理器。

工作原理：fastcgi是一种协议，而php-cgi实现了这种协议。不过这种实现比较烂。它是单进程的，一个进程处理一个请求，处理结束后进程就销毁。

4）PHP-FPM：

概念：PHP-FPM是一个PHP FastCGI管理器，是只用于PHP的是对php-cgi的改进版，它直接管理多个php-cgi进程/线程。也就是说，php-fpm是php-cgi的进程管理器因此它也算是fastcgi协议的实现。

工作原理：php-fpm会开启多个php-cgi程序，并且php-fpm常驻内存，每次web serve服务器发送连接过来的时候，php-fpm将连接信息分配给下面其中的一个子程序php-cgi进行处理，处理完毕这个php-cgi并不会关闭，而是继续等待下一个连接（一个进程至少服务上万次请求才退出），这也是fast-cgi加速的原理，但是由于php-fpm是多进程的，而一个php-cgi基本消耗7-25M内存，因此如果连接过多就会导致内存消耗过大，引发一些问题，例如nginx里的502错误。

为什么一定要退出？因为担心RINIT->RSHUTDOWN循环，有哪个代码写的不好，变量一直没释放，内存泄露GC又回收不了。php-fpm里的pm.max_requests配置就是设置RINT循环多少次，退出进程。

同时php-fpm还附带一些其他的功能：例如平滑过渡配置更改，普通的php-cgi在每次更改配置后，需要重新启动才能初始化新的配置，而php-fpm是不需要，php-fpm分将新的连接发送给新的子程序php-cgi，这个时候加载的是新的配置，而原先正在运行的php-cgi还是使用的原先的配置，等到这个连接后下一次连接的时候会使用新的配置初始化，这就是平滑过渡。

5）CGI进程/线程

概念：在php上，就是php-cgi进程/线程。专门用于接收web server的动态请求，调用并初始化zend虚拟机。

6）CGI脚本：

概念：被执行的php源代码文件。

7）ZEND虚拟机：

概念：对php文件做词法分析、语法分析、编译成opcode，并执行。最后关闭zend虚拟机。

CGI进程/线程和ZEND虚拟机的关系：cgi进程调用并初始化zend虚拟机的各种环境。

8）常见的SAPI

SAPI提供了一个和外部通信的接口，常见的SAPI有：cgi 、fast-cgi、cli、isapi、apache 模块的 DLL

3.图解静态请求和动态请求

4.PHP的组成

PHP总共有三个模块：内核、Zend引擎、以及扩展层。

PHP内核用来处理请求、文件流、错误处理等相关操作。

Zend引擎用以将源文件转换成机器语言，然后在虚拟机上运行它。

扩展层是一组函数、类库和流，PHP使用它们来执行一些特定的操作。

比如，我们需要mysql扩展来连接MySQL数据库； 当ZE执行程序时可能会需要连接若干扩展，这时ZE将控制权交给扩展，等处理完特定任务后再返还；最后，ZE将程序运行结果返回给PHP内核，它再将结果传送给SAPI层，最终输出到浏览器上。

5、WEB-SERVER和PHP-CGI的交互模式

web server和php-cgi有3种交互模式。

cgi模式：httpd接收到一个动态请求就fork一个cgi进程，cgi进程返回结果给httpd进程后自我销毁。

动态模块模式：将php-cgi的模块编译进httpd(Apache的方法)。在httpd启动时会加载模块，加载时也将对应的模块激活，php-cgi也就启动了。(注：纠正一个小小错误，很多人以为动态编译的模块是可以在需要的时候随时加载调用，不需要的时候它们就停止了，实际上不是这样的。和静态编译的模块一样，动态加载的模块在被加载时就被加入到激活链表中，无论是否使用它，它都已经运行在apache httpd的内部)

php-fpm模式：使用php-fpm管理php-cgi，此时httpd不再控制php-cgi进程的启动。可以将php-fpm独立运行在非web服务器上，实现所谓的动静分离。

实际上，借助模块mod_fastcgi还可以实现fastcgi模式。同cgi一样，管理模式的先天缺陷决定了这并不是一种好方法。

2、PHP的生命周期

流程图解：

PHP开始和结束阶段：

由上面的图，我们能知道，SAPI运行PHP都经过下面几个阶段

模块初始化阶段(Module init)：即调用每个拓展源码中的的PHP_MINIT_FUNCTION中的方法初始化模块,进行一些模块所需变量的申请,内存分配等。

请求初始化阶段(Request init)：即接受到客户端的请求后调用每个拓展的PHP_RINIT_FUNCTION中的方法,初始化PHP脚本的执行环境。

执行PHP脚本

请求结束(Request Shutdown)：这时候调用每个拓展的PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION方法清理请求现场,并且ZE开始回收变量和内存。

关闭模块(Module shutdown)： Web服务器退出或者命令行脚本执行完毕退出会调用拓展源码中的PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION 方法。

我们具体来看看每一步都做了什么？

1）模块初始化阶段：

在整个SAPI生命周期内(例如Apache启动以后的整个生命周期内或者命令行程序整个执行过程中)， 该过程只进行一次，第一步的操作在任何请求到达之前就发生了。

PHP调用各个扩展的MINIT方法，从而使这些扩展切换到可用状态。我们可以看看php.ini文件里打开了哪些扩展，这些扩展会在这个阶段进行”模块初始化“。 MINIT的意思是“模块初始化”。各个模块都定义了一组函数、类库等用以处理其他请求。

2） 请求初始化：

当一个页面请求发生时，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。同时，它还建立一个变量表，用来存放执行过程 中产生的变量名和值。PHP调用各个模块的RINIT方法，即“请求初始化”。一个经典的例子是Session模块的RINIT，如果在php.ini中 启用了Session模块，那在调用该模块的RINIT时就会初始化$_SESSION变量，并将相关内容读入；RINIT方法可以看作是一个准备过程， 在程序执行之间就会自动启动。 

3）执行脚本

一旦请求被初始化了，ZE开始接管控制权，将PHP脚本翻译成符号(OPcode)，最终形成操作码并逐步运行之。如任一操作码需要调用扩展的函数，ZE将会把参数绑定到该函数，并且临时交出控制权直到函数运行结束。

scanner

将PHP代码转换为Tokens，详见代码Zend/zend_language_scanner.l。

parser

将Tokens转换成表达式，详见代码Zend/zend_language_parser.y。

compile

将表达式编译成opcode。opcode存放在op_array中。

execute

Zend Engine调用zend_execute来执行op_array，输出结果。

4）关闭第一步（请求关闭）

如同PHP启动一样，PHP的关闭也分两步。一旦页面执行完毕（无论是执行到了文件末尾还是用exit或die函数中止），PHP就会启动清理程序。它会按顺序调用各个模块的RSHUTDOWN方法。 RSHUTDOWN用以清除程序运行时产生的符号表，也就是对每个变量调用unset函数。

5）关闭第二步（模块关闭）

所有的请求都已处理完毕，SAPI也准备关闭了，PHP开始执行第二步：PHP调用每个扩展的MSHUTDOWN方法，这是各个模块最后一次释放内存的机会。

这样，整个PHP生命周期就结束了。要注意的是，只有在服务器没有请求的情况下才会执行“启动第一步”和“关闭第二步”。

3、PHP底层工作原理

从图上可以看出，php从下到上是一个4层体系

①Zend引擎

Zend整体用纯c实现，是php的内核部分，它将php代码翻译（词法、语法解析等一系列编译过程）为可执行opcode的处理并实现相应的处理方法、实现了基本的数据结构（如hashtable、oo）、内存分配及管理、提供了相应的api方法供外部调用，是一切的核心，所有的外围功能均围绕zend实现。

②Extensions

围绕着zend引擎，extensions通过组件式的方式提供各种基础服务，我们常见的各种内置函数（如array系列）、标准库等都是通过extension来实现，用户也可以根据需要实现自己的extension以达到功能扩展、性能优化等目的（如贴吧正在使用的php中间层、富文本解析就是extension的典型应用）。

③Sapi

Sapi全称是Server Application Programming Interface，也就是服务端应用编程接口，sapi通过一系列钩子函数，使得php可以和外围交互数据，这是php非常优雅和成功的一个设计，通过sapi成功的将php本身和上层应用解耦隔离，php可以不再考虑如何针对不同应用进行兼容，而应用本身也可以针对自己的特点实现不同的处理方式。后面将在sapi章节中介绍

④上层应用

这就是我们平时编写的php程序，通过不同的sapi方式得到各种各样的应用模式，如通过webserver实现web应用、在命令行下以脚本方式运行等等。

构架思想：

引擎(Zend)+组件(ext)的模式降低内部耦合

中间层(sapi)隔绝web server和php