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PHP(或其他语言) 的Session 运行机制是?
session实现与工作原理
浏览器和服务器采用http无状态的通讯,为了保持客户端的状态,使用session来达到这个目的。然而服务端是怎么样标示不同的客户端或用户呢?
假如你参加一个晚会,认识了很多人,你会采取什么方式来区分不同的人呢!你可能根据脸型,也有可能根据用户的名字,或者人的身份证,即采用一个独一无二的标示。在session机制中,也采用了这样的一个唯一的session_id来标示不同的用户,不同的是:浏览器每次请求都会带上由服务器为它生成的session_id.
简单介绍一下流程:当客户端访问服务器时,服务器根据需求设置session,将会话信息保存在服务器上,同时将标示session的session_id传递给客户端浏览器,
浏览器将这个session_id保存在内存中(还有其他的存储方式,例如写在url中),我们称之为无过期时间的cookie。浏览器关闭后,这个cookie就清掉了,它不会存在用户的cookie临时文件。
以后浏览器每次请求都会额外加上这个参数值,再服务器根据这个session_id,就能取得客户端的数据状态。
如果客户端浏览器意外关闭,服务器保存的session数据不是立即释放,此时数据还会存在,只要我们知道那个session_id,就可以继续通过请求获得此session的信息;但是这个时候后台的session还存在,但是session的保存有一个过期
时间,一旦超过规定时间没有客户端请求时,他就会清除这个session。
下面介绍一下session的存储机制,默认的session是保存在files中,即以文件的方式保存session数据。在php中主要根据php.ini的配置session.save_handler来选择保存session的方式。如果要做服务器的lvs,即多台server的话,我们一般使用memcached的方式session,否则会导致一些请求找不到session。
一个简单的memcache配置:
session.save_handler = memcache
session.save_path = "tcp://12.8.1.8:1000"
当然如果一定要使用files文件缓存,我们可以将文件作nfs,将所有的保存session文件定位到一个地方。返回给用户的session-id最终保存在内存中,这里我们也可以设置参数将其保存在用户的url中。
php是什么意思
php通常指超文本预处理器,用于面向对象、命令式编程,是一种通用开源脚本语言。
主要特点:
为开源性和免费性、快捷性、数据库连接的广泛性、面向过程和面向对象并用。优点是利于学习,使用广泛。此外,php还可以指菲律宾比索的标准货币代码符号,MPLS网络中的倒数第二跳弹出功能。是英文超级文本预处理语言Hypertext Preprocessor的缩写。PHP 是一种HTML 内嵌式的语言,是一种在服务器端执行嵌入HTML文档的脚本语言,语言风格有些类似于C语言,被广泛的运用。
简介:
PHP(外文名:PHP: Hypertext Preprocessor,中文名:“超文本预处理器”)是一种通用开源脚本语言。语法吸收了C语言、Java和Perl的特点,利于学习,使用广泛,主要适用于Web开发领域。PHP 独特的语法混合了C、Java、Perl以及PHP自创的语法它可以比CGI或者Perl更快速地执行动态网页。用PHP做出的动态页面与其他的编程语言相比,PHP是将程序嵌入到HTML(标准通用标记语言下的一个应用)文档中去执行,执行效率比完全生成HTML标记的CGI要高许多;PHP还可以执行编译后代码,编译可以达到加密和优化代码运行,使代码运行更快。
特性包括:
1、PHP 独特的语法混合了 C、Java、Perl 以及 PHP 自创新的语法
2、PHP可以比CGI或者Perl更快速的执行动态网页——动态页面方面,与其他的编程语言相比,PHP是将程序嵌入到HTML文档中去执行,执行效率比完全生成htmL标记的CGI要高许多;PHP具有非常强大的功能,所有的CGI的功能PHP都能实现
3、 PHP支持几乎所有流行的数据库以及操作系统。
4、最重要的是PHP可以用C、C++进行程序的扩展!
语言特点:
开源免费
PHP是一个受众大并且拥有众多开发者的开源软件项目,Linux + Nginx + Mysql + PHP是它的经典安装部署方式,相关的软件全部都是开源免费的,所以使用PHP可以节约大量的正版授权费用。不过PHP作为一个开源软件,它缺乏大型科技公司的支持背景,网络上对它的唱衰也是经久不衰,不过它的持续迭代和性能持续增强的现实却是鼓舞人心的,PHP社区用实际行动给予各种质疑强有力的回击。
快捷高效
PHP的内核是C语言编写的基础好效率高,可以用C语言开发高性能的扩展组件;PHP的核心包含了数量超过1000的内置函数,功能应有尽有很全面,开箱即用程序代码简洁; PHP数组支持动态扩容,支持以数字、字符串或者混合键名的关联数组,能大幅提高开发效率; PHP是一门弱类型语言,程序编译通过率高,相对其他强类型语言开发效率快;PHP天然热部署,在php-fpm运行模式下代码文件覆盖即完成热部署;PHP经过20多年的发展,在互联网上可以搜到海量的参考资料供参考学习。
性能提升
PHP版本越高它的整体性能越高,根据官方介绍,PHP7.0.0 对比PHP5.6性能就提升了2倍,PHP7.4已经比PHP7.0快了约30%,PHP8.0在性能上又相对PHP7.4大约改进了10%。PHP 8.0 引入了 JIT编译器特性,同时加入多种新的语言功能,例如命名参数、联合类型、注解、Constructor Property Promotion、match 表达式、nullsafe 运算符以及对类型系统、错误处理和一致性的改进。PHP拥有自己的核心开发团队,保持5年发布一个大版本、1个月发布2个小版本的频率,最新的版本是PHP8.08 。
跨平台
每个平台都有对应的php解释器版本,指针对不同平台均编译出目标平台的二进制码(PHP解释器),php开发的程序可以不经修改运行在windows、linux、unix等多个操作系统上。
常驻内存
php-cli模式下可以实现程序常驻内存,各种变量和数据库连接都能长久保存在内存实现资源复用,比较常用的做法是结合swoole 组件编写cli框架。
页面生命周期
在php-fpm模式下,所有的变量都是页面级的,无论是全局变量还是类的静态成员,都会在页面执行完毕后被清空,对程序员水平要求低,占用内存非常少,特别适合中小型系统的开发。
运行机制:
PHP常见的运行模式有2种,分别是php-fpm 和php-cli 。当PHP 选择运行在php-fpm模式下,所有的变量都是页面级的,无论是全局变量还是类的静态成员,都会在页面执行完毕后被清空。运行在php-cli模式下可以实现程序常驻内存,各种变量和数据库连接都能长久保存在内存 实现资源复用,性能可以得到很大的提升,php-cli开发比较复杂能但是能够获取更高的性能,对开发者的要求比较高需要比较高的开发水平,比较常用的模式是结合swoole 组件编写cli框架,各种变量能保存在跨进程的高性能共享内存 Table ,可以开发出支持热启动的php-cli可靠各类应用系统。
php-fpm在PHP 5.3.3 版本成为了官方正式组件(2010-07-22),它提供了稳定可靠的进程管理服务,进程不足时候可以智能扩充数量,闲置时候可以自动回收销毁多余的进程,同时它对程序的容错能力很强大运行非常稳定,可以应付企业级的开发需求。php-fpm友好的完成了使用HTTP/HTTPS等TCP/IP互联网协议下进行的用户的输入输出,页面级生命周期各种资源用完即释放,不存在内存泄漏的问题。php-fpm也提供有一些常驻内存的技术支持,例如PHP 7.4引入的opcache.preload也能实现局部的PHP类和函数的常驻内存,不过这个方法不够灵活,和服务器配置捆绑的太死了。
php-cli因为能实现各类资源的常驻内存,所以可以资源复用,更高效完成多进程编程和异步编程,可以开发出负载能力更高的应用系统。但是相对php-fpm的简单编程开发,开发者要注意很多的事项和需要做很多附加的控制器开发,否则就无法实现期待中的高性能。
首先开发者需要去实现可靠的进程管理服务,保证系统进程遇到各类错误退出运行后能够自动创建新的进程,只有这样才能保证后续的服务请求有足够空闲进程可分配。每个业务代码段都要做异常处理,让进程遇到非致命错误时候不会退出,因为进程重启意味程序和各类资源需要再次加载,这个过程性能消耗不小,所以只有进程稳定运行了常驻内存才有意义。
其次因为常驻内存,编写的新的程序必须重启服务才能生效,这一点习惯了fpm模式的开发者会感到比较陌生。另外开发者需要手工释放内存,否则系统长时间运行后会出现内存泄露。同时在cli模式下,我们不能像fpm里直接用 $_SERVER、$_POST、$_GET、$_COOKI和$_FILES 进行编程工作,需要自己去解析各种互联网通讯协议完成用户的输入输出。要实现多进程编程利用多核CPU计算,还有学习使用pcntl和posix编程,这里涉及到了异步编程逻辑,这块难度还是比较大的。比较常用的模式是结合swoole 组件编写cli框架。
PHP是一个活跃的社区开发语言,有专业的核心开发团队在持续不断的迭代,最近一个版本就是PHP 8.0.8 引入了很多的新特性。
语言参考:
内置函数
PHP 有很多标准的函数和结构。还有一些函数需要和特定的扩展模块一起编译,否则在使用它们的时候就会得到一个致命的“未定义函数”错误。例如,要使用 image 函数中的 imagecreatetrue,需要在编译 PHP 的时候加上 GD 的支持。或者要使用 mysqli_connect函数,就需要在编译 PHP 的时候加上 MySQLi 支持。有很多核心函数已包含在每个版本的 PHP 中如字符串和变量函数。调用 phpinfo或者 get_loaded_extensions可以得知 PHP 加载了那些扩展库。同时还应该注意,很多扩展库默认就是有效的。
静态网站与动态网站的区别
静态网站:web1.0 时代
动态网站:web2.0 时代
静态网站特点:
1、网页内容一经发布到网站服务器,无论是否有用户访问,每个静态页面的内容都是保存在网站服务器上的。也就是说,静态网页是实实在在保存在服务器上的文件,每个网页都是一个独立的文件。
2、静态网页的内容相对稳定,因此容易被搜索引擎检索。
3、 静态网页没有数据库的支持,在网站制作和维护方面工作量较大,因此当网站信息量很大时完全依靠静态网页制作方式比较困难。
4、静态网页的交互性较差,在功能方面有较大的限制。
动态网站特点:
1、交互性:网页会根据用户的要求和选择而动态地改变和响应,浏览器作为客户端,成为一个动态交流的桥梁,动态网页的交互性也是今后web发展的潮流。
2、自动更新:即无须手动更新HTML文档,便会自动生成新页面,可以大大节省工作量
3、因时因人而异:即当不同时间、不同用户访问同一网址时会出现不同页面。
动态网页是与静态网页相对应的,静态网页的后缀是以 .htm , .html , .shtml , .xml ,动态网页的后缀是以 .asp , .jsp , .php , .perl , cgi 等形式。在动态网页网址中有一个标志性的符号"?"
php底层原理 php是如何运行的
1、PHP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,因此最终调用的也是C的函数,实际上,我们可以把PHP看做一个C开发的软件。
2、PHP的4层运行体系:
(1)Zend引擎:Zend整体用纯C实现,是PHP的内核部分,他将PHP代码翻译(词法、语法解析等一系列编译过程)为可执行opcode的处理并实现相应的处理方法、实现了基本的数据结构(如:hashtable、OO)、内存分配机制及管理、提供了相应的api方法供外部调用,是一切的核心,所有的外围功能均围绕Zend实现。
(2)Extensions:围绕着Zend引擎,extensions通过组件式的方式提供各种基础服务,我们常见的各种内置函数(array系列)、标准库等都是通过extension来实现,用户也可以根据需要实现自己的extension的典型应用)。
(3)Sapi:Sapi全称ServerApplicationProgrammingInterface,也就是服务端应用编程接口,Sapi通过一系列钩子函数,使得PHP可以和外围交互数据,这是PHP非常优雅和成功的设计,通过sapi成功的将PHP本身和上层应用解耦隔离,PHP可以不再考虑如何针对不同应用进行兼容,而应用本身也可以针对自己的特点实现不同的处理方式。
(4)上层应用:这就是我们平时编写的PHP程序,通过不同的spai方式得到各种各样的应用模式,如何通过webserver实现web应用、在命令行下已脚本方式运行等等。
php-fpm的工作机制
概括来说,fpm 的实现就是创建一个 master 进程,在 master 进程中创建并监听 socket,然后 fork 出多个子进程,这些子进程各自 accept 请求,子进程的处理非常简单,它在启动后阻塞在 accept 上,有请求到达后开始读取请求数据,读取完成后开始处理然后再返回,在这期间是不会接收其它请求的,也就是说 fpm 的子进程同时只能响应一个请求,只有把这个请求处理完成后才会 accept 下一个请求,这一点与 nginx 的事件驱动有很大的区别,nginx 的子进程通过 epoll 管理套接字,如果一个请求数据还未发送完成则会处理下一个请求,即一个进程会同时连接多个请求,它是非阻塞的模型,只处理活跃的套接字。
fpm 的 master 进程与 worker 进程之间不会直接进行通信,master 通过共享内存获取 worker 进程的信息,比如 worker 进程当前状态、已处理请求数等,当 master 进程要杀掉一个 worker 进程时则通过发送信号的方式通知 worker 进程。
fpm 可以同时监听多个端口,每个端口对应一个 worker pool,而每个 pool 下对应多个 worker 进程,类似 nginx 中 server 概念。
在 php-fpm.conf 中通过[pool name]声明一个 worker pool:
启动 fpm 后查看进程:
具体实现上 worker pool 通过fpm_worker_pool_s这个结构表示,多个 worker pool 组成一个单链表
接下来看下 fpm 的启动流程,从main()函数开始:
fpm_init()主要有以下几个关键操作:
(1) fpm_conf_init_main():
解析 php-fpm.conf 配置文件,分配 worker pool 内存结构并保存到全局变量中:fpm_worker_all_pools,各 worker pool 配置解析到fpm_worker_pool_s-config中。
(2)fpm_scoreboard_init_main():
分配用于记录 worker 进程运行信息的共享内存,按照 worker pool 的最大 worker 进程数分配,每个 worker pool 分配一个fpm_scoreboard_s结构,pool 下对应的每个 worker 进程分配一个fpm_scoreboard_proc_s结构。
(3)fpm_signals_init_main():
这里会通过socketpair()创建一个管道,这个管道并不是用于 master 与 worker 进程通信的,它只在 master 进程中使用,具体用途在稍后介绍 event 事件处理时再作说明。另外设置 master 的信号处理 handler,当 master 收到 SIGTERM、SIGINT、SIGUSR1、SIGUSR2、SIGCHLD、SIGQUIT 这些信号时将调用sig_handler()处理:
(4)fpm_sockets_init_main()
创建每个 worker pool 的 socket 套接字。
(5)fpm_event_init_main():
启动 master 的事件管理,fpm 实现了一个事件管理器用于管理 IO、定时事件,其中 IO 事件通过 kqueue、epoll、poll、select 等管理,定时事件就是定时器,一定时间后触发某个事件。
在fpm_init()初始化完成后接下来就是最关键的fpm_run()操作了,此环节将 fork 子进程,启动进程管理器,另外 master 进程将不会再返回,只有各 worker 进程会返回,也就是说fpm_run()之后的操作均是 worker 进程的。
在 fork 后 worker 进程返回了监听的套接字继续 main() 后面的处理,而 master 将永远阻塞在fpm_event_loop(),接下来分别介绍 master、worker 进程的后续操作。
fpm_run()执行后将 fork 出 worker 进程,worker 进程返回main()中继续向下执行,后面的流程就是 worker 进程不断 accept 请求,然后执行 PHP 脚本并返回。整体流程如下:
worker 进程一次请求的处理被划分为 5 个阶段:
worker 处理到各个阶段时将会把当前阶段更新到fpm_scoreboard_proc_s-request_stage,master 进程正是通过这个标识判断 worker 进程是否空闲的。
接下来我们来看下 master 是如何管理 worker 进程的,首先介绍下三种不同的进程管理方式:
前面介绍到在fpm_run()中 master 进程将进入fpm_event_loop():
这就是 master 整体的处理,其进程管理主要依赖注册的几个事件,接下来我们详细分析下这几个事件的功能。
(1)sp[1]管道可读事件:
在 fpm_init() 阶段 master 曾创建了一个全双工的管道:sp,然后在这里创建了一个 sp[0] 可读的事件,当 sp[0] 可读时将交由 fpm_got_signal() 处理,向 sp[1] 写数据时 sp[0] 才会可读,那么什么时机会向 sp[1] 写数据呢?前面已经提到了:当 master 收到注册的那几种信号时会写入 sp[1] 端,这个时候将触发 sp[0] 可读事件。
这个事件是 master 用于处理信号的,我们根据 master 注册的信号逐个看下不同用途:
具体处理逻辑在 fpm_got_signal() 函数中,这里不再罗列。
(2)fpm_pctl_perform_idle_server_maintenance_heartbeat():
这是进程管理实现的主要事件,master 启动了一个定时器,每隔 1s 触发一次,主要用于 dynamic、ondemand 模式下的 worker 管理,master 会定时检查各 worker pool 的 worker 进程数,通过此定时器实现 worker 数量的控制,处理逻辑如下:
(3)fpm_pctl_heartbeat():
这个事件是用于限制 worker 处理单个请求最大耗时的,php-fpm.conf 中有一个request_terminate_timeout的配置项,如果 worker 处理一个请求的总时长超过了这个值那么 master 将会向此 worker 进程发送kill -TERM信号杀掉 worker 进程,此配置单位为秒,默认值为 0 表示关闭此机制,另外 fpm 打印的 slow log 也是在这里完成的。
除了上面这几个事件外还有一个没有提到,那就是 ondemand 模式下 master 监听的新请求到达的事件,因为 ondemand 模式下 fpm 启动时是不会预创建 worker 的,有请求时才会生成子进程,所以请求到达时需要通知 master 进程,这个事件是在fpm_children_create_initial()时注册的,事件处理函数为fpm_pctl_on_socket_accept(),具体逻辑这里不再展开,比较容易理解。
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