PHP7内核（五）：系统分析生命周期

上篇文章讲述了模块初始化阶段之前的准备工作，本篇我来详细介绍PHP生命周期的五个阶段。

一、模块初始化阶段

我们先来看一下该阶段的每个函数的作用。

1.1、sapi_initialize_request_empty函数

// main/SAPI.c
SAPI_API void sapi_initialize_empty_request(void)
{
	SG(server_context) = NULL;
	SG(request_info).request_method = NULL;
	SG(request_info).auth_digest = SG(request_info).auth_user = SG(request_info).auth_password = NULL;
	SG(request_info).content_type_dup = NULL;
}

这个函数主要为前面定义的SG宏中的成员变量进行初始化。

1.2、sapi_activate函数

// main/SAPI.c
SAPI_API void sapi_activate(void)
{
	zend_llist_init(&SG(sapi_headers).headers, sizeof(sapi_header_struct), (void (*)(void *)) sapi_free_header, 0);
	SG(sapi_headers).send_default_content_type = 1;
	SG(sapi_headers).http_status_line = NULL;
	SG(sapi_headers).mimetype = NULL;
	SG(headers_sent) = 0;
    ......
	/* Handle request method */
	if (SG(server_context)) {
        ......

		if (sapi_module.activate) {
			sapi_module.activate();
		}
	}
	if (sapi_module.input_filter_init) {
		sapi_module.input_filter_init();
	}
}

函数的前半部分主要还是对SG宏的成员变量进行初始化。后半部分先是调用了sapi_module_struct内部实现的activate函数，又调用了input_filter_init函数，但是在CLI模式并没有实现这两个函数，只是返回了NULL。代码如下：

NULL,							/* activate */

1.3、php_output_startup函数

//main/output.c
PHPAPI void php_output_startup(void)
{
	ZEND_INIT_MODULE_GLOBALS(output, php_output_init_globals, NULL);
	zend_hash_init(&php_output_handler_aliases, 8, NULL, NULL, 1);
	zend_hash_init(&php_output_handler_conflicts, 8, NULL, NULL, 1);
	zend_hash_init(&php_output_handler_reverse_conflicts, 8, NULL, reverse_conflict_dtor, 1);
	php_output_direct = php_output_stdout;
}

我们先来看ZEND_INIT_MODULE_GLOBALS宏做了什么事情：

#define ZEND_INIT_MODULE_GLOBALS(module_name, globals_ctor, globals_dtor)	\
	globals_ctor(&module_name##_globals);

由代码得知，该宏只是做了一层替换，替换后的内容为：

php_output_init_globals(&output_globals);

那php_output_init_globals函数又做了什么呢？

//main/output.c
static inline void php_output_init_globals(zend_output_globals *G)
{
	ZEND_TSRMLS_CACHE_UPDATE();
	memset(G, 0, sizeof(*G));
}

该函数通过memset函数对output_globals进行了内存相关的初始化，我们可以在main/php_output.h中的155行找到它的宏定义OG。

//main/php_output.h
# define OG(v) (output_globals.v)

OG对应的结构体是php_output_init_globals的入参zend_output_globals，在这里花了些时间，因为没找到定义在哪里，最后发现它也是通过宏定义替换得来的，代码如下：

//main/php_output.h
ZEND_BEGIN_MODULE_GLOBALS(output)
	zend_stack handlers;
	php_output_handler *active;
	php_output_handler *running;
	const char *output_start_filename;
	int output_start_lineno;
	int flags;
ZEND_END_MODULE_GLOBALS(output)

看似是定义了一个结构体，但是代码中又出现了两个宏，我们再来瞅瞅这两个宏是干嘛的：

//Zend/zend_API.h
#define ZEND_BEGIN_MODULE_GLOBALS(module_name)		\
	typedef struct _zend_##module_name##_globals {
#define ZEND_END_MODULE_GLOBALS(module_name)		\
	} zend_##module_name##_globals;

原来只是做了个替换而已，替换后的代码如下：

//这个是意淫出来的代码
typedef struct _zend_output_globals {
    zend_stack handlers;
    php_output_handler *active;
    php_output_handler *running;
    const char *output_start_filename;
    int output_start_lineno;
    int flags;
} zend_output_globals

这才是zend_output_globals最纯粹的定义，写的很是骚气，差点看断片。这样看来我们的OG宏对应的就是这个结构体了，姑且认为它是PHP输出相关的结构体。我们继续往下看：

zend_hash_init(&php_output_handler_aliases, 8, NULL, NULL, 1);
zend_hash_init(&php_output_handler_conflicts, 8, NULL, NULL, 1);
zend_hash_init(&php_output_handler_reverse_conflicts, 8, NULL, reverse_conflict_dtor, 1);
php_output_direct = php_output_stdout;

接下来又对三个HashTable进行了初始化，初始化完成后，将php_output_direct指针指向了php_output_stdout函数。php_output_stdout函数的作用是调用fwrite函数，输出字符串到stdout中。代码如下：

//main/output.c
static size_t php_output_stdout(const char *str, size_t str_len)
{
	fwrite(str, 1, str_len, stdout);
	return str_len;
}

1.4、php_startup_ticks函数

int php_startup_ticks(void)
{
	zend_llist_init(&PG(tick_functions), sizeof(struct st_tick_function), NULL, 1);
	return SUCCESS;
}

这里又出现了一个PG宏，来看下它的定义

# define PG(v) (core_globals.v)

PG对应的结构体是core_globals，core_globals又对应_php_core_globals，代码如下

extern ZEND_API struct _php_core_globals core_globals;

php_core_globals顾名思义，就是php核心的全局变量，定义很多PHP相关的参数，比如内存上限、是否显示错误信息、上传文件大小限制、输入输出编码、禁用的函数等等，这里不再赘述，感兴趣的同学可以去看一下源码。

//main/php_globals.h
struct _php_core_globals {
	zend_bool implicit_flush;

	zend_long output_buffering;

	zend_bool sql_safe_mode;
	zend_bool enable_dl;
    ......
};

而php_startup_ticks函数就是对PG宏的成员变量tick_functions进行初始化。

1.5、gc_globals_ctor函数

ZEND_API void gc_globals_ctor(void)
{
	gc_globals_ctor_ex(&gc_globals);
}

这里又出现了一个gc_globals，它是与垃圾回收相关的结构体，这段代码是对gc_globals进行初始化。

//Zend/zend_gc.c
typedef struct _zend_gc_globals {
	zend_bool         gc_enabled;
	zend_bool         gc_active;
	zend_bool         gc_full;

	gc_root_buffer   *buf;				/* preallocated arrays of buffers   */
    ......

} zend_gc_globals;

1.6、zend_startup函数

++start_memory_manager++：初始化内存管理器，对结构体alloc_globals进行初始化。

++virtual_cwd_startup++：virtual_cwd_startup初始化了cwd_globals，根据源码可以看出成员变量都与realpath_cache有关，realpath_cache是什么呢？我们平时在写代码的时候，经常会使用include、include_once、require、require_once等语句导入文件，如果每次使用这些语句都要去对应的目录中寻找目标文件，势必会降低性能，所以官方加入了缓存，以便PHP再次使用时不必到include_path中查找，加快PHP的执行速度。

//Zend/zend_virtual_cwd.c
typedef struct _virtual_cwd_globals {
	cwd_state cwd;
	zend_long                   realpath_cache_size;
	zend_long                   realpath_cache_size_limit;
	zend_long                   realpath_cache_ttl;
	realpath_cache_bucket *realpath_cache[1024];
} virtual_cwd_globals;

++zend_startup_extensions_mechanism++。启动扩展机制，初始化zend_extensions结构体。

int zend_startup_extensions_mechanism()
{
	/* Startup extensions mechanism */
	zend_llist_init(&zend_extensions, sizeof(zend_extension), (void (*)(void *)) zend_extension_dtor, 1);
	last_resource_number = 0;
	return SUCCESS;
}

++提供编译与执行入口++。

zend_compile_file = compile_file;
zend_execute_ex = execute_ex;

++zend_init_opcodes_handlers++。初始化Zend虚拟机的handler

++初始化CG、EG++。初始化CG(function_table)、CG(class_table)、CG(auto_globals)、EG(zend_constants)。

GLOBAL_FUNCTION_TABLE = (HashTable *) malloc(sizeof(HashTable));
GLOBAL_CLASS_TABLE = (HashTable *) malloc(sizeof(HashTable));
GLOBAL_AUTO_GLOBALS_TABLE = (HashTable *) malloc(sizeof(HashTable));
GLOBAL_CONSTANTS_TABLE = (HashTable *) malloc(sizeof(HashTable));

++ini_scanner_globals_ctor++。初始化ini_scanner_globals。

++php_scanner_globals_ctor++。初始化language_scanner_globals。

++zend_set_default_compile_time_values++。设置了编译相关的配置。

//Zend/zend.c
static void zend_set_default_compile_time_values(void) /* {{{ */
{
	/* default compile-time values */
	CG(short_tags) = short_tags_default;
	CG(compiler_options) = compiler_options_default;
}

++EG(error_reporting)++。EG宏就是executor_globals，Zend执行器相关的全局变量，在这里对我们熟知的error_reporting进行配置。

//Zend/zend_globals.h
struct _zend_executor_globals {
	zval uninitialized_zval;
	zval error_zval;

	/* symbol table cache */
	zend_array *symtable_cache[SYMTABLE_CACHE_SIZE];
	zend_array **symtable_cache_limit;
	zend_array **symtable_cache_ptr;
	......
}

++zend_interned_strings_init++。初始化内部字符串。

//Zend/zend_string.c
void zend_interned_strings_init(void)
{
#ifndef ZTS
	zend_string *str;

	zend_hash_init(&CG(interned_strings), 1024, NULL, _str_dtor, 1);
	......
}

++zend_startup_builtin_functions++。初始化内部函数。

//Zend/zend_builtin_functions.c
int zend_startup_builtin_functions(void) /* {{{ */
{
	zend_builtin_module.module_number = 0;
	zend_builtin_module.type = MODULE_PERSISTENT;
	return (EG(current_module) = zend_register_module_ex(&zend_builtin_module)) == NULL ? FAILURE : SUCCESS;
}

++zend_register_standard_constants++。注册常量，比如E_ERROR、E_WARNING、E_NOTICE、E_CORE_ERROR等。

//Zend/zend_constants.c
void zend_register_standard_constants(void)
{
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("E_ERROR", E_ERROR, CONST_PERSISTENT | CONST_CS);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("E_RECOVERABLE_ERROR", E_RECOVERABLE_ERROR, CONST_PERSISTENT | CONST_CS);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("E_WARNING", E_WARNING, CONST_PERSISTENT | CONST_CS);
	......
}

++zend_register_auto_global++。将GLOBALS加入CG(auto_globals)。

//Zend/zend.c
zend_register_auto_global(zend_string_init("GLOBALS", sizeof("GLOBALS") - 1, 1), 1, php_auto_globals_create_globals);

++zend_init_rsrc_plist++。初始化持久化符号表。

int zend_init_rsrc_plist(void)
{
	zend_hash_init_ex(&EG(persistent_list), 8, NULL, plist_entry_destructor, 1, 0);
	return SUCCESS;
}

++zend_init_exception_op++。初始化EG(exception_op)。

++zend_init_call_trampoline_op++。初始化EG(call_trampoline_op)。

++zend_ini_startup++。初始化与php.ini解析相关的变量。

//Zend/zend_ini.c
ZEND_API int zend_ini_startup(void) /* {{{ */
{
	registered_zend_ini_directives = (HashTable *) malloc(sizeof(HashTable));

	EG(ini_directives) = registered_zend_ini_directives;
	EG(modified_ini_directives) = NULL;
	EG(error_reporting_ini_entry) = NULL;
	zend_hash_init_ex(registered_zend_ini_directives, 128, NULL, free_ini_entry, 1, 0);
	return SUCCESS;
}

1.7、zend_register_list_destructors_ex函数

初始化析构函数

//Zend/zend_list.c
ZEND_API int zend_register_list_destructors_ex(rsrc_dtor_func_t ld, rsrc_dtor_func_t pld, const char *type_name, int module_number)
{
	zend_rsrc_list_dtors_entry *lde;
	zval zv;

	lde = malloc(sizeof(zend_rsrc_list_dtors_entry));
	lde->list_dtor_ex = ld;
	lde->plist_dtor_ex = pld;
	lde->module_number = module_number;
	lde->resource_id = list_destructors.nNextFreeElement;
	lde->type_name = type_name;
	ZVAL_PTR(&zv, lde);

	if (zend_hash_next_index_insert(&list_destructors, &zv) == NULL) {
		return FAILURE;
	}
	return list_destructors.nNextFreeElement-1;
}

1.8、php_binary_init函数

获取PHP执行的二进制路径

static void php_binary_init(void)
{
	char *binary_location;
#ifdef PHP_WIN32
	binary_location = (char *)malloc(MAXPATHLEN);
	if (GetModuleFileName(0, binary_location, MAXPATHLEN) == 0) {
		free(binary_location);
		PG(php_binary) = NULL;
	}
#else
	if (sapi_module.executable_location) {
		binary_location = (char *)malloc(MAXPATHLEN);
		if (!strchr(sapi_module.executable_location, '/')) {
			char *envpath, *path;
			int found = 0;
			......
}

1.9、php_output_register_constants函数

初始化输出相关的预定义常量

//main/output.c
PHPAPI void php_output_register_constants(void)
{
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_START", PHP_OUTPUT_HANDLER_START, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_WRITE", PHP_OUTPUT_HANDLER_WRITE, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_FLUSH", PHP_OUTPUT_HANDLER_FLUSH, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_CLEAN", PHP_OUTPUT_HANDLER_CLEAN, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_FINAL", PHP_OUTPUT_HANDLER_FINAL, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_CONT", PHP_OUTPUT_HANDLER_WRITE, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_END", PHP_OUTPUT_HANDLER_FINAL, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);

	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_CLEANABLE", PHP_OUTPUT_HANDLER_CLEANABLE, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_FLUSHABLE", PHP_OUTPUT_HANDLER_FLUSHABLE, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_REMOVABLE", PHP_OUTPUT_HANDLER_REMOVABLE, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_STDFLAGS", PHP_OUTPUT_HANDLER_STDFLAGS, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_STARTED", PHP_OUTPUT_HANDLER_STARTED, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("PHP_OUTPUT_HANDLER_DISABLED", PHP_OUTPUT_HANDLER_DISABLED, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
}

1.10、php_rfc1867_register_constants函数

注册文件上传相关的预定义常量

//main/rfc1867.c
void php_rfc1867_register_constants(void) /* {{{ */
{
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_OK",         UPLOAD_ERROR_OK, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_INI_SIZE",   UPLOAD_ERROR_A,  CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_FORM_SIZE",  UPLOAD_ERROR_B,  CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_PARTIAL",    UPLOAD_ERROR_C,  CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_NO_FILE",    UPLOAD_ERROR_D,  CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_NO_TMP_DIR", UPLOAD_ERROR_E,  CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_CANT_WRITE", UPLOAD_ERROR_F,  CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
	REGISTER_MAIN_LONG_CONSTANT("UPLOAD_ERR_EXTENSION",  UPLOAD_ERROR_X,  CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
}

1.11、php_init_config函数

初始化配置文件php.ini，并通过zend_parse_ini_file解析。

1.12、zend_register_standard_ini_entries函数

初始化ini相关的变量

void zend_register_standard_ini_entries(void) /* {{{ */
{
	int module_number = 0;

	REGISTER_INI_ENTRIES();
}

1.13、php_startup_auto_globals函数

注册我们熟知的全局变量$_GET、$_POST、$_COOKIE等等

//main/php_variables.c
void php_startup_auto_globals(void)
{
	zend_register_auto_global(zend_string_init("_GET", sizeof("_GET")-1, 1), 0, php_auto_globals_create_get);
	zend_register_auto_global(zend_string_init("_POST", sizeof("_POST")-1, 1), 0, php_auto_globals_create_post);
	zend_register_auto_global(zend_string_init("_COOKIE", sizeof("_COOKIE")-1, 1), 0, php_auto_globals_create_cookie);
	zend_register_auto_global(zend_string_init("_SERVER", sizeof("_SERVER")-1, 1), PG(auto_globals_jit), php_auto_globals_create_server);
	zend_register_auto_global(zend_string_init("_ENV", sizeof("_ENV")-1, 1), PG(auto_globals_jit), php_auto_globals_create_env);
	zend_register_auto_global(zend_string_init("_REQUEST", sizeof("_REQUEST")-1, 1), PG(auto_globals_jit), php_auto_globals_create_request);
	zend_register_auto_global(zend_string_init("_FILES", sizeof("_FILES")-1, 1), 0, php_auto_globals_create_files);
}

1.14、php_startup_sapi_content_types函数

初始化针对不同内容类型的处理函数

//main/php_content_types.c
int php_startup_sapi_content_types(void)
{
	sapi_register_default_post_reader(php_default_post_reader);
	sapi_register_treat_data(php_default_treat_data);
	sapi_register_input_filter(php_default_input_filter, NULL);
	return SUCCESS;
}

二、请求初始化阶段

函数	说明
php_output_activate()	重置输出全局变量，初始化输出相关堆栈
zend_activate()	初始化Zend引擎
sapi_activate()	初始化SG宏，调各sapi钩子函数activate
zend_signal_activate()	信号处理
zend_set_timeout()	设置超时时间
php_hash_environment()	初始化PHP请求的全局变量
zend_activate_modules()	调用各扩展定义的request_startup钩子函数

2.1、php_output_activate

重新为output_globals分配内存，初始化与输出处理程序相关的堆栈，并将OG宏的flags设置为激活状态。

//main/output.c
PHPAPI int php_output_activate(void)
{
#ifdef ZTS
	memset((*((void ***) ZEND_TSRMLS_CACHE))[TSRM_UNSHUFFLE_RSRC_ID(output_globals_id)], 0, sizeof(zend_output_globals));
#else
	memset(&output_globals, 0, sizeof(zend_output_globals));
#endif

	zend_stack_init(&OG(handlers), sizeof(php_output_handler *));
	OG(flags) |= PHP_OUTPUT_ACTIVATED;

	return SUCCESS;
}

2.2、zend_activate

zend引擎的初始化，主要作用为重置垃圾回收、初始化编译器、初始化执行器、初始化扫描器。

函数	说明
gc_reset()	重置垃圾回收
init_compiler()	初始化编译器
init_executor()	初始化执行器
startup_scanner()	初始化扫描器

2.3、sapi_activate

对SG宏内的一些变量进行初始化，并调用当前sapi_module_struct中定义的钩子函数activate()以及input_filter_init()，但是在cli模式下，这两个钩子函数都没有实现，返回了null。

//main/SAPI.c
SAPI_API void sapi_activate(void)
{
	zend_llist_init(&SG(sapi_headers).headers, sizeof(sapi_header_struct), (void (*)(void *)) sapi_free_header, 0);
	SG(sapi_headers).send_default_content_type = 1;

	/*
	SG(sapi_headers).http_response_code = 200;
	*/
	SG(sapi_headers).http_status_line = NULL;
	SG(sapi_headers).mimetype = NULL;
	SG(headers_sent) = 0;
	ZVAL_UNDEF(&SG(callback_func));
	SG(read_post_bytes) = 0;
	SG(request_info).request_body = NULL;
	......
}

2.4、php_hash_environment

为http_globals分配内存，初始化auto_globals，解析请求参数并存放到全局变量中。

PHPAPI int php_hash_environment(void)
{
	memset(PG(http_globals), 0, sizeof(PG(http_globals)));
	zend_activate_auto_globals();
	if (PG(register_argc_argv)) {
		php_build_argv(SG(request_info).query_string, &PG(http_globals)[TRACK_VARS_SERVER]);
	}
	return SUCCESS;
}

2.5、zend_activate_modules

该函数通过遍历注册在module_registry的所有模块，调用每个模块的钩子函数request_startup()进行初始化。

ZEND_API void zend_activate_modules(void) /* {{{ */
{
	zend_module_entry **p = module_request_startup_handlers;

	while (*p) {
		zend_module_entry *module = *p;

		if (module->request_startup_func(module->type, module->module_number)==FAILURE) {
			zend_error(E_WARNING, "request_startup() for %s module failed", module->name);
			exit(1);
		}
		p++;
	}
}

三、执行脚本阶段

函数	说明
compile_file()	-
open_file_for_scanning()	读取PHP代码内容
zend_parse()	词法语法分析生成AST
init_op_array()	初始化op_array
zend_compile_top_stmt()	将AST转换为op_array
pass_two()	设置op_array中对应zend虚拟机的handler
zend_execute()	执行op_array

执行阶段的入口是php_execute_script函数，该函数又调用了zend_execute_scripts函数，看了这段代码的同学可能会找不到上图表中所提到的compile_file()函数，其实它在模块初始化阶段就已经将compile_file赋值给了zend_compile_file。

//Zend/zend.c
zend_compile_file = compile_file;

执行阶段调用示意图：

四、请求关闭阶段

请求关闭阶段主要内容是调用各模块的关闭函数和析构函数、输出缓冲区内容、调用各扩展的钩子函数RSHUTDOWN、关闭编译器和执行器以及还原PHP配置等。

五、模块关闭阶段

虽然请求关闭和模块关闭看起来是两个截然不同的阶段，但阅读完源码后发现并看不出两个阶段的区别。它的主要作用是调用模块的flush函数、清理符号表、销毁全局变量、关闭内存管理和垃圾回收、关闭输出等。