php-fpm的工作机制

Posted 2023-03-23

参考技术A

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。

原文出处： https://www.fanhaobai.com/2017/10/internal-php-fpm.html