浅析 PHP7 底层运行机制

青春阳光king 码农编程进阶笔记

PHP7 代码执行过程

PHP 是解释型语言，其执行过程需先编译成中间代码，再经由特定的虚拟机，翻译成特定的指令被执行。其执行过程如下：


PHP 代码 => Token => 抽象语法树 => Opcodes => 执行

各个步骤内容如下：

  • 源代码通过词法分析得到 Token Token 是 PHP 代码被切割成的有意义的标识。PHP7 一共有 137 种 Token，在 zend_language_parser.h 文件中做了定义。

  • 基于语法分析器将 Token 转换成抽象语法树（AST） Token 就是一个个的词块，但是单独的词块不能表达完整的语义，还需要借助一定的规则进行组织串联。所以就需要语法分析器根据语法匹配 Token，将 Token 进行串联。语法分析器串联完 Token 后的产物就是抽象语法树（AST，Abstract Syntax Tree）。 AST 是 PHP7 版本的新特性，之前版本的 PHP 代码的执行过程中是没有生成 AST 这一步的。它的作用主要是实现了 PHP 编译器和解释器的解耦，提升了可维护性。

  • 将语法树转换成 Opcode 需要将语法树转换成 Opcode，才能被引擎直接执行。

  • 执行 Opcodes opcodes 是 opcode 的集合形式，是 PHP 执行过程中的中间代码。PHP 工程优化措施中有一个比较常见的 “开启 opcache”，指的技术这里将 opcodes 进行缓存。通过省去从源码到 opcode 的阶段，引擎直接执行缓存好的 opacode，以提升性能。

PHP7 内核架构

要把这张图印在脑海里

  • zend 引擎 词法 / 语法分析、AST 编译和 opcodes 的执行均在 Zend 引擎中实现。此外，PHP 的变量设计、内存管理、进程管理等也在引擎层实现。

  • PHP 层 zend 引擎为 PHP 提供基础能力，而来自外部的交互则需要通过 PHP 层来处理。

  • SAPI server API 的缩写，其中包含了场景的 cli SAPI 和 fpm SAPI。只要遵守定义好的 SAPI 协议，外部模块便可与 PHP 完成交互。

  • 扩展部分 依据 zend 引擎提供的核心能力和接口规范，可以进行开发扩展。

PHP 7 源码结构

php 7 的源码主要目录有：sapi 、Zend、main、ext 和 TSRM 这几个。

  • sapi 目录 sapi 目录是对输入和输出层的抽象，是 PHP 提供对外服务的规范。

几种常用的 SAPI：

1）apache2handler: Apache 扩展，编译后生成动态链接库，配置到 Apache 下。当有 http 请求到 Apache 时，根据配置会调用此动态链接库来执行 PHP 代码，完成与 PHP 的交互。

2）cgi-fcgi: 编译后生成支持 CGI 协议的可执行程序，webserver（如 NGINX）通过 CGI 协议把请求传给 CGI 进程，CGI 进程根据请求执行相应代码后将执行结果返回给 webserver。

3）fpm-fcgi: fpm 是 FastCGI 进程管理器。以 NGINX 服务器为例，当有请求发送到 NGINX 服务器，NGINX 按照 FastCGI 协议把请求交给 php-fpm 进程处理。

4）cli: PHP 的命令行交互接口

  • Zend 目录 Zend 目录是 PHP 的核心代码。PHP 中的内存管理，垃圾回收、进程管理、变量、数组实现等均在该目录的源码里。

  • main 目录 main 目录是 SAPI 层和 Zend 层的黏合剂。Zend 层实现了 PHP 脚本的编译和执行，sapi 层实现了输入和输出的抽象，main 目录则在它们中间起着承上启下的作用。承上，解析 SAPI 的请求，分析要执行的脚本文件和参数；启下，调用 zend 引擎之前，完成必要的模块初始化等工作。

  • ext 目录 ext 是 PHP 扩展相关的目录，常用的 array、str、pdo 等系列函数都在这里定义。

  • TSRM TSRM（Thread Safe Resource Manager）—— 线程安全资源管理器， 是用来保证资源共享的安全。

参考资料 《PHP7 底层设计与源码实现》