《PHP7内核剖析》之PHP基础架构

Fri, 27 Apr 2018 00:00:00 +0000

有幸在读秦朋的《PHP 内核剖析》一书，收获良多。为了加深理解，依照书中内容整理了 PHP 的基本架构和生命周期。

PHP 的构成

PHP 的源代码主要由以下几个核心模块组成：

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ PHP 架构图 │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ ┌─────────┐ │
│ │ SAPI │ ← 应用接口层（Apache2Handler/FastCGI）│
│ └────┬────┘ │
│ ┌────▼────┐ │
│ │ main │ ← 输入/输出、Web通信、框架初始化 │
│ └────┬────┘ │
│ ┌────▼────┐ │
│ │ Zend │ ← PHP 解析器核心（Zend Engine） │
│ └────┬────┘ │
│ ┌────▼────┐ │
│ │ ext │ ← PHP 扩展目录 │
│ └─────────┘ │
│ ┌─────────┐ │
│ │ TSRM │ ← 线程安全资源管理 │
│ └─────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

核心模块说明

模块	说明
SAPI	Server Application Programming Interface，PHP 的应用接口层，负责与 Web 服务器交互
main	PHP 的核心代码，处理输入/输出、Web 通信、扩展加载、配置解析等工作
Zend	PHP 解析器的主要实现，即 Zend Engine，是 PHP 语言的核心
ext	PHP 的扩展目录，提供了各种功能的扩展（GD、MySQL、JSON 等）
TSRM	Thread Safe Resource Manager，线程安全相关的实现

各模块协作关系

Web Server (Apache/Nginx)
 │
 ▼
 SAPI Layer
 │
 ▼
 main (请求初始化、配置解析)
 │
 ▼
 Zend Engine (词法分析 → 语法分析 → 编译 → 执行)
 │
 ▼
 PHP Extensions (提供各种内置函数)

PHP 的生命周期

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ PHP 生命周期 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ 模块初始化阶段 │ MINIT (Module Initialization) │
│ │ (PHP-FPM 启动时) │ - 加载扩展 │
│ └─────────┬─────────┘ - 初始化扩展 │
│ │ - 注册常量/函数 │
│ ▼ │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ 请求初始化阶段 │ RINIT (Request Initialization) │
│ │ (每个请求开始时) │ - 重置全局变量 │
│ └─────────┬─────────┘ - 初始化静态变量 │
│ │ - 启动 session │
│ ▼ │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ 执行脚本阶段 │ Execute Script │
│ │ (核心执行期) │ - 编译 PHP 代码为 OpCodes │
│ └─────────┬─────────┘ - 执行 OpCodes │
│ │ - 输出响应 │
│ ▼ │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ 请求关闭阶段 │ RSHUTDOWN (Request Shutdown) │
│ │ (每个请求结束时) │ - 刷新输出缓冲区 │
│ └─────────┬─────────┘ - 发送 HTTP 响应 │
│ │ - 清理全局变量 │
│ ▼ │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ 模块关闭阶段 │ MSHUTDOWN (Module Shutdown) │
│ │ (PHP-FPM 关闭时) │ - 关闭扩展 │
│ └───────────────────┘ - 释放资源 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

1. 模块初始化阶段 (MINIT)

// PHP 扩展中的模块初始化函数
PHP_MINIT_FUNCTION(my_extension)
{
 // 注册常量
 REGISTER_STRING_CONSTANT("MY_EXT_VERSION", "1.0.0", CONST_PERSISTENT);
 
 // 注册函数
 REGISTER_FUNCTION(MyNamespace, my_function);
 
 // 初始化类
 zend_class_entry ce;
 INIT_CLASS_ENTRY(ce, "MyClass", my_class_methods);
 // ...
 
 return SUCCESS;
}

主要任务：

加载并初始化 PHP 扩展
注册常量和函数
注册类接口
初始化线程安全

2. 请求初始化阶段 (RINIT)

// 请求开始时调用
PHP_RINIT_FUNCTION(my_extension)
{
 // 重置全局变量
 MyG(enabled) = 0;
 
 // 启动 session（如果配置了 auto_start）
 php_session_start();
 
 return SUCCESS;
}

主要任务：

重置全局变量
初始化静态变量
启动 session
初始化用户级别的计数器

3. 执行脚本阶段

PHP 代码
 │
 ▼
┌─────────────────┐
│ Lexer (词法) │ 将代码转换为 Token
└────────┬────────┘
 │
 ▼
┌─────────────────┐
│ Parser (语法) │ 将 Token 转换为 AST
└────────┬────────┘
 │
 ▼
┌─────────────────┐
│ Compiler (编译) │ 将 AST 转换为 OpArray
└────────┬────────┘
 │
 ▼
┌─────────────────┐
│ Executor (执行) │ 逐条执行 OpCode
└─────────────────┘

主要任务：

词法分析 → 语法分析 → 编译
生成 OpCode（操作码）
执行 OpCode
输出响应内容

4. 请求关闭阶段 (RSHUTDOWN)

// 请求结束时调用
PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION(my_extension)
{
 // 刷新输出
 while (OG(ob_nesting_level) > 0) {
 og_level--;
 }
 
 // 清理用户空间对象
 // ...
 
 return SUCCESS;
}

主要任务：

刷新输出缓冲区
发送 HTTP 响应
清理全局变量
关闭 session

5. 模块关闭阶段 (MSHUTDOWN)

// PHP-FPM 关闭时调用
PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION(my_extension)
{
 // 注销常量和类
 // 释放持久化资源
 
 return SUCCESS;
}

主要任务：

关闭所有扩展
释放持久化资源
清理线程安全数据

不同的 SAPI 模式

PHP 在不同运行环境下，工作模式有所差异：

SAPI	启动次数	生命周期
CLI/CGI	每次请求	完整生命周期
PHP-FPM	一次启动	MINIT 一次，请求周期重复
mod_php (Apache)	一次启动	MINIT 一次，请求周期重复

PHP-FPM 生命周期

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ PHP-FPM Master Process │
│ - 监听端口 │
│ - 管理 Worker 进程 │
│ - MINIT 只执行一次 │
└───────────────────────┬─────────────────────────────┘
 │ fork
 ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ PHP-FPM Worker Process │
│ - 处理请求 │
│ - 重复执行 RINIT → 执行 → RSHUTDOWN │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

总结

PHP 架构由 SAPI、main、Zend、ext、TSRM 五大模块组成
PHP 生命周期分为 5 个阶段：模块初始化、请求初始化、脚本执行、请求关闭、模块关闭
不同 SAPI 模式下，生命周期有所差异（CLI 每次都完整执行，PHP-FPM 只在启动时执行 MINIT）
理解 PHP 生命周期对于编写高效扩展和排查问题非常重要

参考资料

《PHP 内核剖析》- 秦朋
PHP 官方文档

底层原理 on Yison's Blog

《PHP7内核剖析》之PHP基础架构

PHP 的构成

核心模块说明

各模块协作关系

PHP 的生命周期

1. 模块初始化阶段 (MINIT)

2. 请求初始化阶段 (RINIT)

3. 执行脚本阶段

4. 请求关闭阶段 (RSHUTDOWN)

5. 模块关闭阶段 (MSHUTDOWN)

不同的 SAPI 模式

PHP-FPM 生命周期

总结

参考资料