简单了解PHP底层的运行机制

         这种方式的好处是把web server和具体的程序处理独立开来，结构清晰，可控性强，同时缺点就是如果在高访问需求的情况下，cgi的进程fork就会成为很大的服务器负担，想 象一下数百个并发请求导致服务器fork出数百个进程就明白了。这也是为什么cgi一直背负性能低下，高资源消耗的恶名的原因。

2） Fastcgi模式

fast-cgi 是cgi的升级版本，FastCGI 像是一个常驻 (long-live) 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 (这是 CGI 最为人诟病的 fork-and-execute 模式)。

FastCGI的工作原理是：

(1)、Web Server启动时载入FastCGI进程管理器【PHP的FastCGI进程管理器是PHP-FPM(php-FastCGI Process Manager)】（IIS ISAPI或Apache Module);

(2)、FastCGI进程管理器自身初始化，启动多个CGI解释器进程 (在任务管理器中可见多个php-cgi.exe)并等待来自Web Server的连接。

(3)、当客户端请求到达Web Server时，FastCGI进程管理器选择并连接到一个CGI解释器。Web server将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程php-cgi。

(4)、FastCGI子进程完成处理后将标准输出和错误信息从同一连接返回Web Server。当FastCGI子进程关闭连接时，请求便告处理完成。FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器（运行在 WebServer中）的下一个连接。在正常的CGI模式中，php-cgi.exe在此便退出了。

 

在CGI模式中，你可以想象 CGI通常有多慢。每一个Web请求PHP都必须重新解析php.ini、重新载入全部dll扩展并重初始化全部数据结构。使用FastCGI，所有这些都只在进程启动时发生一次。一个额外的好处是，持续数据库连接(Persistent database connection)可以工作。

 

Fastcgi的优点：

1）从稳定性上看, fastcgi是以独立的进程池运行来cgi,单独一个进程死掉,系统可以很轻易的丢弃,然后重新分 配新的进程来运行逻辑.

2）从安全性上看,Fastcgi支持分布式运算. fastcgi和宿主的server完全独立, fastcgi怎么down也不会把server搞垮.

3）从性能上看, fastcgi把动态逻辑的处理从server中分离出来, 大负荷的IO处理还是留给宿主server, 这样宿主server可以一心一意作IO,对于一个普通的动态网页来说, 逻辑处理可能只有一小部分, 大量的图片等静态

 

FastCGI缺点：说完了好处，也来说说缺点。从我的实际使用来看，用FastCGI模式更适合生产环境的服务器。但对于开发用机器来说就不太合适。因为当使用 Zend Studio调试程序时，由于 FastCGI会认为 PHP进程超时，从而在页面返回 500错误。这一点让人非常恼火，所以我在开发机器上还是换回了 ISAPI模式。

3)CLI模式

cli是php的命令行运行模式，大家经常会使用它，但是可能并没有注意到（例如：我们在linux下经常使用 “php -m”查找PHP安装了那些扩展就是PHP命令行运行模式；有兴趣的同学可以输入php -h去深入研究该运行模式）

 

1.让 PHP 运行指定文件。

php script.php

php -f script.php

以上两种方法（使用或不使用 -f 参数）都能够运行脚本的script.php。您可以选择任何文件来运行，您指定的 PHP 脚本并非必须要以 .php 为扩展名，它们可以有任意的文件名和扩展名。

2.在命令行直接运行 PHP 代码。

php -r “print_r(get_defined_constants());”

在使用这种方法时，请您注意外壳变量的替代及引号的使用。

注: 请仔细阅读以上范例，在运行代码时没有开始和结束的标记符！加上 -r 参数后，这些标记符是不需要的，加上它们会导致语法错误。

3.通过标准输入（stdin）提供需要运行的 PHP 代码。

以上用法给我们提供了非常强大的功能，使得我们可以如下范例所示，动态地生成 PHP 代码并通过命令行运行这些代码：

$ some_application | some_filter | php | sort -u >final_output.txt

4)模块模式

模块模式是以mod_php5模块的形式集成，此时mod_php5模块的作用是接收Apache传递过来的PHP文件请求，并处理这些请求，然后将处理后的结果返回给Apache。如果我们在Apache启动前在其配置文件中配置好了PHP模块（mod_php5）， PHP模块通过注册apache2的ap_hook_post_config挂钩，在Apache启动的时候启动此模块以接受PHP文件的请求。

除了这种启动时的加载方式，Apache的模块可以在运行的时候动态装载，这意味着对服务器可以进行功能扩展而不需要重新对源代码进行编译，甚至根本不需要停止服务器。我们所需要做的仅仅是给服务器发送信号HUP或者AP_SIG_GRACEFUL通知服务器重新载入模块。但是在动态加载之前，我们需要将模块编译成为动态链接库。此时的动态加载就是加载动态链接库。 Apache中对动态链接库的处理是通过模块mod_so来完成的，因此mod_so模块不能被动态加载，它只能被静态编译进Apache的核心。这意味着它是随着Apache一起启动的。

Apache是如何加载模块的呢？我们以前面提到的mod_php5模块为例。首先我们需要在Apache的配置文件httpd.conf中添加一行：

该运行模式是我们以前在windows环境下使用apache服务器经常使用的，而在模块化(DLL)中，PHP是与Web服务器一起启动并运行的。（是apache在CGI的基础上进行的一种扩展，加快PHP的运行效率）

LoadModule php5_module modules/mod_php5.so

这里我们使用了LoadModule命令，该命令的第一个参数是模块的名称，名称可以在模块实现的源码中找到。第二个选项是该模块所处的路径。如果需要在服务器运行时加载模块，可以通过发送信号HUP或者AP_SIG_GRACEFUL给服务器，一旦接受到该信号，Apache将重新装载模块，而不需要重新启动服务器。

(思考：那什么是php-fpm呢？

php的解释器是php-cgi，webserver的作用是根据http请求的文件类型决定如何处理请求，如果是php文件则会交给php的cgi程序来处理，cgi实际上是个协议，规定了要传哪些数据、以什么样的格式传递给后方处理这个请求的协议。而fastcgi就是个协议，规定了怎么去搞这些cgi来提高php运行效率，php-fpm就是实施这个协议的程序，用来实施fastcgi，管理php-cgi。)

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3  PHP的执行流程&opcode

我们先来看看PHP代码的执行所经过的流程。

从图上可以看到，PHP实现了一个典型的动态语言执行过程：拿到一段代码后，经过词法解析、语法解析等阶段后，源程序会被翻译成一个个指令(opcodes)，然后ZEND虚拟机顺次执行这些指令完成操作。PHP本身是用C实现的，因此最终调用的也都是C的函数，实际上，我们可以把PHP看做是一个C开发的软件。

PHP的执行的核心是翻译出来的一条一条指令，也即opcode。

（思考：由此可见php的执行实际上也需要通过底层虚拟机的编译后再执行。因此提高php效率的一个方法是可以考虑如何减少opcode的编译次数，也就是opcodes的缓存问题。）

Opcode是PHP程序执行的最基本单位。一个opcode由两个参数(op1,op2)、返回值和处理函数组成。PHP程序最终被翻译为一组opcode处理函数的顺序执行。

常见的几个处理函数：

5. HashTable — 核心数据结构

HashTable是zend的核心数据结构，在PHP里面几乎并用来实现所有常见功能，我们知道的PHP数组即是其典型应用，此外，在zend内部，如函数符号表、全局变量等也都是基于hash table来实现。

PHP的hash table具有如下特点：

• 支持典型的key->value查询
• 可以当做数组使用
• 添加、删除节点是O（1）复杂度
• key支持混合类型：同时存在关联数组合索引数组
• Value支持混合类型：array (“string”,2332)
• 支持线性遍历：如foreach

Zend hash table实现了典型的hash表散列结构，同时通过附加一个双向链表，提供了正向、反向遍历数组的功能。其结构如下图：

可以看到，在hash table中既有key->value形式的散列结构，也有双向链表模式，使得它能够非常方便的支持快速查找和线性遍历。

• 散列结构：Zend的散列结构是典型的hash表模型，通过链表的方式来解决冲突。需要注意的是zend的hash table是一个自增长的数据结构，当hash表数目满了之后，其本身会动态以2倍的方式扩容并重新元素位置。初始大小均为8。另外，在进行key->value快速查找时候，zend本身还做了一些优化，通过空间换时间的方式加快速度。比如在每个元素中都会用一个变量nKeyLength标识key的长度以作快速判定。
• 双向链表：Zend hash table通过一个链表结构，实现了元素的线性遍历。理论上，做遍历使用单向链表就够了，之所以使用双向链表，主要目的是为了快速删除，避免遍历。Zend hash table是一种复合型的结构，作为数组使用时，即支持常见的关联数组也能够作为顺序索引数字来使用，甚至允许2者的混合。
• PHP关联数组：关联数组是典型的hash_table应用。一次查询过程经过如下几步（从代码可以看出，这是一个常见的hash查询过程并增加一些快速判定加速查找。）：

• PHP索引数组：索引数组就是我们常见的数组，通过下标访问。例如 $arr[0]，Zend HashTable内部进行了归一化处理，对于index类型key同样分配了hash值和nKeyLength(为0)。内部成员变量nNextFreeElement就是当前分配到的最大id，每次push后自动加一。正是这种归一化处理，PHP才能够实现关联和非关联的混合。由于push操作的特殊性，索引key在PHP数组中先后顺序并不是通过下标大小来决定，而是由push的先后决定。例如 $arr[1] = 2; $arr[2] = 3;对于double类型的key，Zend HashTable会将他当做索引key处理

6. PHP变量

PHP是一门弱类型语言，本身不严格区分变量的类型。PHP在变量申明的时候不需要指定类型。PHP在程序运行期间可能进行变量类型的隐示转换。和其他强类型语言一样，程序中也可以进行显示的类型转换。PHP变量可以分为简单类型(int、string、bool)、集合类型(array resource object)和常量(const)。以上所有的变量在底层都是同一种结构 zval。

Zval是zend中另一个非常重要的数据结构，用来标识并实现PHP变量，其数据结构如下：

Zval主要由三部分组成：

• type：指定了变量所述的类型（整数、字符串、数组等）
• refcount&is_ref：用来实现引用计数(后面具体介绍)
• value：核心部分，存储了变量的实际数据

Zvalue是用来保存一个变量的实际数据。因为要存储多种类型，所以zvalue是一个union，也由此实现了弱类型。

PHP变量类型和其实际存储对应关系如下：

引用计数在内存回收、字符串操作等地方使用非常广泛。PHP中的变量就是引用计数的典型应用。Zval的引用计数通过成员变量is_ref和ref_count实现，通过引用计数，多个变量可以共享同一份数据。避免频繁拷贝带来的大量消耗。

在进行赋值操作时，zend将变量指向相同的zval同时ref_count++，在unset操作时，对应的ref_count-1。只有ref_count减为0时才会真正执行销毁操作。如果是引用赋值，则zend会修改is_ref为1。

PHP变量通过引用计数实现变量共享数据，那如果改变其中一个变量值呢？当试图写入一个变量时，Zend若发现该变量指向的zval被多个变量共享，则为其复制一份ref_count为1的zval，并递减原zval的refcount，这个过程称为“zval分离”。可见，只有在有写操作发生时zend才进行拷贝操作，因此也叫copy-on-write(写时拷贝)

对于引用型变量，其要求和非引用型相反，引用赋值的变量间必须是捆绑的，修改一个变量就修改了所有捆绑变量。

整数、浮点数是PHP中的基础类型之一，也是一个简单型变量。对于整数和浮点数，在zvalue中直接存储对应的值。其类型分别是long和double。

从zvalue结构中可以看出，对于整数类型，和c等强类型语言不同，PHP是不区分int、unsigned int、long、long long等类型的，对它来说，整数只有一种类型也就是long。由此，可以看出，在PHP里面，整数的取值范围是由编译器位数来决定而不是固定不变的。

对于浮点数，类似整数，它也不区分float和double而是统一只有double一种类型。

在PHP中，如果整数范围越界了怎么办？这种情况下会自动转换为double类型，这个一定要小心，很多trick都是由此产生。

和整数一样，字符变量也是PHP中的基础类型和简单型变量。通过zvalue结构可以看出，在PHP中，字符串是由由指向实际数据的指针和长度结构体组成，这点和c++中的string比较类似。由于通过一个实际变量表示长度，和c不同，它的字符串可以是2进制数据（包含\0），同时在PHP中，求字符串长度strlen是O(1)操作。

在新增、修改、追加字符串操作时，PHP都会重新分配内存生成新的字符串。最后，出于安全考虑，PHP在生成一个字符串时末尾仍然会添加\0

常见的字符串拼接方式及速度比较：

假设有如下4个变量：$strA=‘123’; $strB = ‘456’; $intA=123; intB=456;

现在对如下的几种字符串拼接方式做一个比较和说明：

PHP的数组通过Zend HashTable来天然实现。

foreach操作如何实现？对一个数组的foreach就是通过遍历hashtable中的双向链表完成。对于索引数组，通过foreach遍历效率比for高很多，省去了key->value的查找。count操作直接调用HashTable->NumOfElements，O(1)操作。对于’123’这样的字符串，zend会转换为其整数形式。$arr[‘123’]和$arr[123]是等价的

资源类型变量是PHP中最复杂的一种变量，也是一种复合型结构。

PHP的zval可以表示广泛的数据类型，但是对于自定义的数据类型却很难充分描述。由于没有有效的方式描绘这些复合结构，因此也没有办法对它们使用传统的操作符。要解决这个问题，只需要通过一个本质上任意的标识符（label）引用指针，这种方式被称为资源。

在zval中，对于resource，lval作为指针来使用，直接指向资源所在的地址。Resource可以是任意的复合结构，我们熟悉的mysqli、fsock、memcached等都是资源。

如何使用资源：

• 注册：对于一个自定义的数据类型，要想将它作为资源。首先需要进行注册，zend会为它分配全局唯一标示。
• 获取一个资源变量：对于资源，zend维护了一个id->实际数据的hash_tale。对于一个resource，在zval中只记录了它的id。fetch的时候通过id在hash_table中找到具体的值返回。
• 资源销毁：资源的数据类型是多种多样的。Zend本身没有办法销毁它。因此需要用户在注册资源的时候提供销毁函数。当unset资源时，zend调用相应的函数完成析构。同时从全局资源表中删除它。

资源可以长期驻留，不只是在所有引用它的变量超出作用域之后，甚至是在一个请求结束了并且新的请求产生之后。这些资源称为持久资源，因为它们贯通SAPI的整个生命周期持续存在，除非特意销毁。很多情况下，持久化资源可以在一定程度上提高性能。比如我们常见的mysql_pconnect ,持久化资源通过pemalloc分配内存，这样在请求结束的时候不会释放。 对zend来说，对两者本身并不区分。

PHP中的局部变量和全局变量是如何实现的？对于一个请求，任意时刻PHP都可以看到两个符号表(symbol_table和active_symbol_table)，其中前者用来维护全局变量。后者是一个指针，指向当前活动的变量符号表，当程序进入到某个函数中时，zend就会为它分配一个符号表x同时将active_symbol_table指向a。通过这样的方式实现全局、局部变量的区分。

获取变量值：PHP的符号表是通过hash_table实现的，对于每个变量都分配唯一标识，获取的时候根据标识从表中找到相应zval返回。

函数中使用全局变量：在函数中，我们可以通过显式申明global来使用全局变量。在active_symbol_table中创建symbol_table中同名变量的引用，如果symbol_table中没有同名变量则会先创建。

 

 

以上内容转自

http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/102

http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7386882

http://segmentfault.com/q/1010000000256516