如何理解PHP內核中的SAPI

本篇內容介紹了“如何理解PHP內核中的SAPI”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

SAPI是Server Application Programming Interface（服務器應用編程接口）的縮寫。PHP通過SAPI提供了一組接口，供應用和PHP內核之間進行數據交互。

簡單的講，就像函數的輸入和輸出一樣，我們通過Linux命令行執行一段PHP代碼，本質是Linux的Shell通過PHP的SAPI傳入一組參數，Zend引擎執行后，返回給shell，由shell顯示出來的過程。同樣的，通過Apache調用PHP，通過Web服務器給SAPI傳入數據，Zend引擎執行后，返回給Apache，由Apache顯示在頁面上。

圖1. PHP架構圖

PHP提供很多種形式的接口，包括apache、apache2filter、apache2handler、caudium、cgi 、cgi-fcgi、cli、cli-server、continuity、embed、isapi、litespeed、milter、nsapi、phttpd pi3web、roxen、thttpd、tux和webjames。但是常用的只有5種形式，CLI/CGI（命令行）、Multiprocess（多進程）、Multithreaded（多線程）、FastCGI和Embedded（內嵌）。

PHP提供了一個函數查看當前SAPI接口類型：

復制代碼 代碼如下:

string php_sapi_name ( void )

PHP的運行和加載

無論使用哪種SAPI，在PHP執行腳本前后，都包含一系列事件：Module的Init(MINT)和Shutdown(MSHUTDOWN)，Request 的Init(RINT)和Shutdown(RSHUTDOWN)。 第一階段是PHP模塊初始化階段（MINT），可以初始化擴展內部變量、分配資源和注冊資源處理器，在整個PHP實例生命周期內，該過程只執行一次。

什么是PHP模塊？通過上面的PHP架構圖，在PHP中可以使用get_loaded_extensions 函數來查看所有編譯并加載的模塊/擴展，相當于CLI模式下的php -m。

以PHP的Memcached擴展源代碼為例：

PHP_MINIT_FUNCTION(memcached) { 
 zend_class_entry ce; 
 memcpy(&memcached_object_handlers,zend_get_std_object_handlers(), sizeof(zend_object_handlers)); 
memcached_object_handlers.clone_obj = NULL; /* 執行了一些類似的初始化操作 */ 
return SUCCESS; 
}

第二階段是請求初始化階段（RINT），在模塊初始化并激活后，會創建PHP運行環境，同時調用所有模塊注冊的RINT函數，調用每個擴展的請求初始化函數 ，設定特定的環境變量、分配資源或執行其他任務，如審核。

PHP_RINIT_FUNCTION(memcached) { 
 /* 執行一些關于請求的初始化 */ 
 return SUCCESS; 
}

第三階段，請求處理完成后，會調用PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION進行回收，這是每個擴展的請求關閉函數，執行最后的清理工作。Zend引擎執行清理過程、垃圾收集、對之前的請求期間用到的每個變量執行unset。請求完成可能是執行到腳本完成，也可能是調用die()或exit()函數完成

第四階段，當PHP生命周期結束時候，PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION對模塊進行回收處理，這是每個擴展的模塊關閉函數，用于關閉自己的內核子系統。

PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION(memcached) { /* 執行關于模塊的銷毀工作 */ UNREGISTER_INI_ENTRIES(); return SUCCESS; }

常見的運行模式

常見的SAPI模式有五種：

CLI和CGI模式（單進程模式）
多進程模式
多線程模式
FastCGI模式
嵌入式

1. CLI/CGI模式

CLI和CGI都屬于單進程模式，PHP的生命周期在一次請求中完成。也就是說每次執行PHP腳本，都會執行第二部分講的四個INT和Shutdown事件。

圖2. CGI/CLI生命周期

2. 多進程模式（Multiprocess）

多進程模式可以將PHP內置到Web Server中，PHP可以編譯成Apache下的prefork MPM模式和APXS模塊，當Apache啟動后，會fork很多子進程，每個子進程擁有自己獨立的進程地址空間。

圖3. 多進程模式生命周期

在一個子進程中，PHP的生命周期是調用MINT啟動后，執行多次請求（RINT/RSHUTDOWN)，在Apache關閉或進程結束后，才會調用MSHUTDOWN進行回收階段。 
 

圖4. 多進程的生命周期

多進程模型中，每個子進程都是獨立運行，沒有代碼和數據共享，因此一個子進程終止退出和重新生成，不會影響其他子進程的穩定。

3. 多線程模式（Multithreaded)

Apache2的Worker MPM采用了多線程模型，在一個進程下創建多個線程，在同一個進程地址空間執行。

圖5. 多線程生命周期

4. FastCGI模式

在我們用的Nginx+PHP-FPM用的就是FastCGI模式，Fastcgi是一種特殊的CGI模式，是一種常駐進程類型的CGI，運行后可以Fork多個進程，不用花費時間動態的Fork子進程，也不需要每次請求都調用MINT/MSHUTDOWN。PHP通過PHP-FPM來管理和調度FastCGI的進程池。Nginx和PHP-FPM通過本地的TCP Socket和Unix Socket 進行通信。

圖6. FastCGI模式生命周期

PHP-FPM進程管理器自身初始化，啟動多個CGI解釋器進程等待來自Nginx的請求。當客戶端請求達到PHP-FPM，管理器選擇到一個CGI進程進行處理，Nginx將CGI環境變量和標準輸入發送到一個PHP-CIG子進程。PHP-CGI子進程處理完成后，將標準輸出和錯誤信息返回給Nginx，當PHP-CGI子進程關閉連接時，請求處理完成。PHP-CGI子進程等待著下一個連接。

可以想象CGI的系統開銷有多大。每一個Web 請求PHP都必須重新解析php.ini、載入全部擴展并始化全部數據結構。使用FastCGI，所有這些都只在進程啟動時發生一次。另外，對于數據庫和Memcache的持續連接可以工作。

5. 內嵌模式（Embedded）

Embed SAPI是一種特殊的SAPI，允許在C/C++語言中調用PHP提供的函數。這種SAPI和CLI模式一樣，按照Module Init => Request Init => Request => Request Shutdown => Module Shutdown的模式運行。

Embed SAPI可以調用PHP豐富的類庫，也可以實現高級玩法，比如可以查看PHP的OPCODE（PHP執行的中間碼，Zend引擎的指令，由PHP代碼生成）。

詳細請見： https://www.jb51.net/article/74641.htm

SAPI的運行機制

我們以CGI為例，看一下SAPI的運行機制。

static sapi_module_struct cgi_sapi_module = { 
 "cgi-fcgi",   /* 輸出給php_info()使用 */ "CGI/FastCGI",   /* pretty name */ 
 php_cgi_startup,  /* startup 當SAPI初始化時，首先會調用該函數 */ 
 php_module_shutdown_wrapper, /* shutdown 關閉函數包裝器，它用來釋放所有的SAPI的數據結構、內存等，調用php_module_shutdown */ 
 sapi_cgi_activate,  /* activate 此函數會在每個請求開始時調用，它會做初始化，資源分配 */ 
 sapi_cgi_deactivate,  /* deactivate 此函數會在每個請求結束時調用，它用來確保所有的數據都得到釋放 */ 
 sapi_cgi_ub_write,  /* unbuffered write 不緩存的寫操作(unbuffered write)，它是用來向SAPI外部輸出數據 */ 
 sapi_cgi_flush,   /* flush 刷新輸出，在CLI模式下通過使用C語言的庫函數fflush實現*/ NULL,    /* get uid */ 
 sapi_cgi_getenv,  /* getenv 根據name查找環境變量 */ 
 php_error,   /* error handler 注冊錯誤處理函數 */ 
 NULL,    /* header handler PHP調用header()時候被調用 */ 
 sapi_cgi_send_headers,  /* send headers handler 發送頭部信息*/ 
 NULL,    /* send header handler 發送一個單獨的頭部信息 */ 
 sapi_cgi_read_post,  /* read POST data 當請求的方法是POST時，程序獲取POST數據，寫入$_POST數組 */ 
 sapi_cgi_read_cookies,  /* read Cookies 獲取Cookie值 */ 
 sapi_cgi_register_variables, /* register server variables 給$_SERVER添加環境變量 */ 
 sapi_cgi_log_message,  /* Log message 輸出錯誤信息 */ 
 NULL,    /* Get request time */ 
 NULL,    /* Child terminate */ 
 STANDARD_SAPI_MODULE_PROPERTIES 
};

由上面代碼可見，PHP的SAPI像是面向對象中基類，SAPI.h和SAPI.c包含的函數是抽象基類的聲明和定義，各個服務器用的SAPI模式，則是繼承了這個基類，并重新定義基類方法的子類。

總結

PHP的SAPI是Zend引擎提供的一組標準交互接口，通過注冊初始化、析構、輸入、輸出等接口，我們可以將應用程序運行在Zend引擎上，也可以把PHP嵌入到類似Apache的Web Server中。PHP常見的SAPI模式有五種，CGI/CLI模式、多進程模式、多線程模式、FastCGI模式和內嵌模式。

了解PHP的SAPI機制意義重大，幫助我們理解PHP的生命周期，并了解如何更好的通過C/C++為PHP編寫擴展，并在生命周期中找到提高系統性能的方式。

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