PHP內核了解：生命周期及運行模式

PHP運行模式

1）CGI（通用網關接口 / Common Gateway Interface）
2）FastCGI（常駐型CGI / Long-Live CGI）
3）CLI（命令行運行 / Command Line Interface）
4）Web模塊模式（Apache等Web服務器運行的模式）
5）ISAPI（Internet Server Application Program Interface）
備注：在PHP5.3以後，PHP不再有ISAPI模式

CGI是個協議，跟進程什麼的沒關系。那fastcgi又是什麼呢？Fastcgi是用來提高CGI程序性能的。

PHP中的CGI實現

PHP的CGI實現本質是是以socket編程實現一個TCP或UDP協議的服務器，當啟動時，創建TCP/UDP協議的服務器的socket監聽， 並接收相關請求進行處理。這只是請求的處理，在此基礎上添加模塊初始化，sapi初始化，模塊關閉，sapi關閉等就構成了整個CGI的生命周期。

CGI

CGI全稱是“通用網關接口”(Common Gateway Interface)， 它可以讓一個客戶端，從網頁浏覽器向執行在Web服務器上的程序請求數據。

CGI描述了客戶端和這個程序之間傳輸數據的一種標准。
CGI的一個目的是要獨立於任何語言的，所以CGI可以用任何一種語言編寫，只要這種語言具有標准輸入、輸出和環境變量。如php,perl,tcl等

CGI已經是比較老的模式了，這幾年都很少用了。

每有一個用戶請求，都會先要創建CGI的子進程，然後處理請求，處理完後結束這個子進程，這就是Fork-And-Execute模式。 當用戶請求數量非常多時，會大量擠占系統的資源如內存，CPU時間等，造成效能低下。 所以用CGI方式的服務器有多少連接請求就會有多少CGI子進程，子進程反復加載是CGI性能低下的主要原因。

當web server收到/index.php這個請求後，會啟動對應的CGI程序，這裡就是PHP的解析器。接下來PHP解析器會解析php.ini文件，初始化執行環境，然後處理請求，再以規定CGI規定的格式返回處理後的結果，退出進程。web server再把結果返回給浏覽器。

FastCGI

fast-cgi 是cgi的升級版本，FastCGI 像是一個常駐 (long-live) 型的 CGI，它可以一直執行著，只要激活後，不會每次都要花費時間去 fork 一次 (這是 CGI 最為人诟病的 fork-and-execute 模式)。

FastCGI工作原理

Web Server啟動時載入FastCGI進程管理器【PHP的FastCGI進程管理器是PHP-FPM(php-FastCGI Process Manager)】（IIS ISAPI或Apache Module) FastCGI進程管理器自身初始化，啟動多個CGI解釋器進程 (可見多個php-cgi.exe或php-cig)並等待來自Web Server的連接； 當客戶端請求到達Web Server時，FastCGI進程管理器選擇並連接到一個CGI解釋器。Web server將CGI環境變量和標准輸入發送到FastCGI子進程php-cgi FastCGI子進程完成處理後將標准輸出和錯誤信息從同一連接返回Web Server。當FastCGI子進程關閉連接時，請求便告處理完成。FastCGI子進程接著等待並處理來自FastCGI進程管理器（運行在 WebServer中）的下一個連接。 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。每一個Web請求PHP都必須重新解析php.ini、重新載入全部dll擴展並重初始化全部數據結構。使用FastCGI，所有這些都只在進程啟動時發生一次。一個額外的好處是，持續數據庫連接（Persistent database connection）可以工作。

備注：PHP的FastCGI進程管理器是PHP-FPM（PHP-FastCGI Process Manager）

優點

從穩定性上看，FastCGI是以獨立的進程池來運行CGI，單獨一個進程死掉，系統可以很輕易的丟棄，然後重新分配新的進程來運行邏輯； 從安全性上看，FastCGI支持分布式運算。FastCGI和宿主的Server完全獨立，FastCGI怎麼down也不會把Server搞垮； 從性能上看，FastCGI把動態邏輯的處理從Server中分離出來，大負荷的IO處理還是留給宿主Server，這樣宿主Server可以一心一意作IO，對於一個普通的動態網頁來說, 邏輯處理可能只有一小部分，大量的是圖片等靜態。

不足

因為是多進程，所以比CGI多線程消耗更多的服務器內存，PHP-CGI解釋器每進程消耗7至25兆內存，將這個數字乘以50或100就是很大的內存數。

Nginx 0.8.46+PHP 5.2.14(FastCGI)服務器在3萬並發連接下，開啟的10個Nginx進程消耗150M內存（15M*10=150M），開啟的64個php-cgi進程消耗1280M內存（20M*64=1280M），加上系統自身消耗的內存，總共消耗不到2GB內存。如果服務器內存較小，完全可以只開啟25個php-cgi進程，這樣php-cgi消耗的總內存數才500M。

上面的數據摘自Nginx 0.8.x + PHP 5.2.13(FastCGI)搭建勝過Apache十倍的Web服務器(第6版)

CLI

PHP-CLI是PHP Command Line Interface的簡稱，就是PHP在命令行運行的接口，區別於在Web服務器上運行的PHP環境（PHP-CGI，ISAPI等）。
也就是說，PHP不單可以寫前台網頁，它還可以用來寫後台的程序。 PHP的CLI Shell腳本適用於所有的PHP優勢，使創建要麼支持腳本或系統甚至與GUI應用程序的服務端，在Windows和Linux下都是支持PHP-CLI模式的。

我們在Linux下經常使用”php –m”查找PHP安裝了那些擴展就是PHP命令行運行模式；

PHP開始和結束階段

PHP開始執行以後會經過兩個主要的階段：處理請求之前的開始階段和請求之後的結束階段。

開始階段

模塊初始化階段MINIT

在整個SAPI生命周期內(例如Apache啟動以後的整個生命周期內或者命令行程序整個執行過程中)， 該過程只進行一次。

啟動Apache後，PHP解釋程序也隨之啟動；
PHP調用各個擴展（模塊）的MINIT方法，從而使這些擴展切換到可用狀態。

PHP_MINIT_FUNCTION(myphpextension)
{
    // 注冊常量或者類等初始化操作
    return SUCCESS; 
}

模塊激活階段RINIT

該過程發生在請求階段， 例如通過url請求某個頁面，則在每次請求之前都會進行模塊激活（RINIT請求開始）。
請求到達之後，SAPI層將控制權交給PHP層，PHP初始化本次請求執行腳本所需的環境變量

例如是Session模塊的RINIT，如果在php.ini中啟用了Session 模塊，那在調用該模塊的RINIT時就會初始化$_SESSION變量，並將相關內容讀入； 然後PHP會調用所有模塊RINIT函數,即“請求初始化”。
在這個階段各個模塊也可以執行一些相關的操作, 模塊的RINIT函數和MINIT函數類似 ，RINIT方法可以看作是一個准備過程，在程序執行之前就會自動啟動。

結束階段

請求處理完後就進入了結束階段, 一般腳本執行到末尾或者通過調用exit()或者die()函數,PHP都將進入結束階段. 和開始階段對應,結束階段也分為兩個環節,一個在請求結束後(RSHUWDOWN),一個在SAPI生命周期結束時(MSHUTDOWN).

請求結束後(RSHUWDOWN)

請求處理完後就進入了結束階段，PHP就會啟動清理程序。
它會按順序調用各個模塊的RSHUTDOWN方法。
RSHUTDOWN用以清除程序運行時產生的符號表，也就是對每個變量調用unset函數。

SAPI生命周期結束時(MSHUTDOWN)

最後，所有的請求都已處理完畢
SAPI也准備關閉了
PHP調用每個擴展的MSHUTDOWN方法
這時各個模塊最後一次釋放內存的機會。
（這個是對於CGI和CLI等SAPI，沒有“下一個請求”，所以SAPI立刻開始關閉。）

整個PHP生命周期就結束了。要注意的是，只有在服務器沒有請求的情況下才會執行“啟動第一步”和“關閉第二步”。

SAPI運行PHP都經過的幾個階段

模塊初始化階段(Module init)

    即調用每個拓展源碼中的的PHP_MINIT_FUNCTION中的方法初始化模塊,進行一些模塊所需變量的申請,內存分配等。

請求初始化階段(Request init)

 即接受到客戶端的請求後調用每個拓展的PHP_RINIT_FUNCTION中的方法,初始化PHP腳本的執行環境。

執行PHP腳本

請求結束(Request Shutdown)

這時候調用每個拓展的PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION方法清理請求現場,並且ZE開始回收變量和內存

關閉模塊(Module shutdown)

Web服務器退出或者命令行腳本執行完畢退出會調用拓展源碼中的PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION 方法

單進程SAPI生命周期

CLI/CGI模式的PHP屬於單進程的SAPI模式。這類的請求在處理一次請求後就關閉。
也就是只會經過如下幾個環節： 開始 - 請求開始 - 請求關閉 - 結束 SAPI接口實現就完成了其生命周期。

多進程SAPI生命周期

通常PHP是編譯為apache的一個模塊來處理PHP請求。 Apache一般會采用多進程模式， Apache啟動後會fork出多個子進程，每個進程的內存空間獨立，每個子進程都會經過開始和結束環節 每個進程的開始階段只在進程fork出來以來後進行，在整個進程的生命周期內可能會處理多個請求。 只有在Apache關閉或者進程被結束之後才會進行關閉階段，在這兩個階段之間會隨著每個請求重復請求開始-請求關閉的環節。

多線程的SAPI生命周期

多線程模式和多進程中的某個進程類似，不同的是在整個進程的生命周期內會並行的重復著 請求開始-請求關閉的環節.

在這種模式下，只有一個服務器進程在運行著，但會同時運行很多線程，這樣可以減少一些資源開銷，向Module init和Module shutdown就只需要運行一遍就行了，一些全局變量也只需要初始化一次，因為線程獨具的特質，使得各個請求之間方便的共享一些數據成為可能。