剖析PHP脚本的超时机制

在做php开发的时候，经常会设置max_input_time、max_execution_time，用来控制脚本的超时时间。但却从来没有思考过背后的原理。

趁着这两天有空，研究一下这个问题。

超时配置

php的ini配置如何起作用，这是一个老生常谈的话题了。

首先，我们在php.ini里进行配置。当php启动的时候（php_module_startup阶段），会尝试读取ini文件并解析。解析过程简单来说，是分析ini文件，提取出其中合法的键值对，并保存到configuration_hash表。

OK，然后php会进一步调用zend_startup_extensions来启动各个模块（包含php Core模块，以及所有需要加载的扩展）。各个模块的启动函数中，会完成REGISTER_INI_ENTRIES动作。REGISTER_INI_ENTRIES负责将模块对应的一些配置从configuration_hash表取出，然后调用处理函数，最终将处理完的值存入模块的globals变量。

max_input_time、max_execution_time这两个配置属于php Core模块。对于php Core来说，REGISTER_INI_ENTRIES依然发生在php_module_startup中。同样属于php Core模块的配置还有expose_php、display_errors、memory_limit等等...

示意图如下：

上面说到对于不同的配置，REGISTER_INI_ENTRIES会调用不同的函数来处理。我们直接来看max_execution_time对应的函数：

static PHP_INI_MH(OnUpdateTimeout)

{

// php启动阶段走这里

if (stage == PHP_INI_STAGE_STARTUP) {

// 将超时设置保存到EG(timeout_seconds)中

EG(timeout_seconds) = atoi(new_value);

return SUCCESS;

}

// php执行过程中的ini set则走这里

zend_unset_timeout(TSRMLS_C);

EG(timeout_seconds) = atoi(new_value);

zend_set_timeout(EG(timeout_seconds), 0);

return SUCCESS;

}

暂时只看上半截，因为我们目前只需关注php的启动阶段，该函数行为很简单，将max_execution_time存入了EG(timeout_seconds)。

至于max_input_time，并没有特殊的处理函数，默认是会将max_input_time存入存入PG(max_input_time)。

因此，当REGISTER_INI_ENTRIES完成，发生的是：

max_execution_time ----> 存入EG(timeout_seconds)

max_input_time ----> 存入PG(max_input_time)

请求超时控制

现在我们搞清楚php的启动阶段发生了什么，继续来看php在实际处理请求的时候，如何管理超时。

在php_request_startup函数中有如下代码：

if (PG(max_input_time) == -1) {

zend_set_timeout(EG(timeout_seconds), 1);

} else {

zend_set_timeout(PG(max_input_time), 1);

}

php_request_startup的时机很讲究。

以cgi为例，只有当php已经从CGI拿到了原始请求以及一些CGI的环境变量之后，php_request_startup才会被调用。上面这段代码实际执行的时候，由于请求已经拿到，所以SG(request_info)处于准备就绪状态，但是php中的$_GET，$_POST，$_FILE等超全局变量尚未生成。

从代码上理解：

1、如果用户将max_input_time配做-1，或没有配置，那么脚本的生命周期就只受EG(timeout_seconds)约束。

2、否则，请求启动阶段的超时控制，受PG(max_input_time)约束。

3、zend_set_timeout函数负责设置定时器。一旦指定时间过去，定时器会通知php进程。zend_set_timeout下文会具体分析。

php_request_startup完成，则进入php的实际执行阶段，即php_execute_script。在php_execute_script中可以看到：

// 设定执行超时

if (PG(max_input_time) != -1) {

#ifdef PHP_WIN32

zend_unset_timeout(TSRMLS_C); // 关闭之前的定时器

#endif

zend_set_timeout(INI_INT("max_execution_time"), 0);

}

// 进入执行

retval = (zend_execute_scripts(ZEND_REQUIRE TSRMLS_CC, NULL, 3, prepend_file_p, primary_file, append_file_p) == SUCCESS);

OK，假如代码执行到这里，尚未发生max_input_time超时，则会重新指定max_execution_time的超时。

同样也是采取调用zend_set_timeout，并传入max_execution_time。特别注意一下，windows下面的需要显式调用zend_unset_timeout关闭原来的定时器，而linux下不需要。这是由于两个平台的定时器实现原理不同导致的，下文也会详细展开叙述。

最后用一张图表示超时控制的流程，左侧的case表明用户既配置了max_input_time，又配置了max_execution_time。而右侧的区别在于用户仅仅配置了max_execution_time：

剖析PHP脚本的超时机制

zend_set_timeout

前文提到，zend_set_timeout函数用来设置定时器。具体来看下实现：

void zend_set_timeout(long seconds, int reset_signals) /* {{{ */

{

TSRMLS_FETCH();

// 赋值

EG(timeout_seconds) = seconds;

#ifdef ZEND_WIN32

if(!seconds) {

return;

}

// 启动定时器线程

if (timeout_thread_initialized == 0 && InterlockedIncrement(&timeout_thread_initialized) == 1) {

/* We start up this process-wide thread here and not in zend_startup(), because if Zend

* is initialized inside a DllMain(), you're not supposed to start threads from it.

zend_init_timeout_thread();

}

// 向线程发送WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT消息

PostThreadMessage(timeout_thread_id, WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT, (WPARAM) GetCurrentThreadId(),

(LPARAM) seconds);

#else

// linux平台下

struct itimerval t_r; /* timeout requested */

int signo;

if (seconds) {

t_r.it_value.tv_sec = seconds;

t_r.it_value.tv_usec = t_r.it_interval.tv_sec = t_r.it_interval.tv_usec = 0;

// 设置定时器，seconds秒后会发送SIGPROF信号

setitimer(ITIMER_PROF, &t_r, NULL);

}

signo = SIGPROF;

if (reset_signals) {

sigset_t sigset;

// 设置SIGPROF信号对应的处理函数为zend_timeout

signal(signo, zend_timeout);

// 防屏蔽

sigemptyset(&sigset);

sigaddset(&sigset, signo);

sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &sigset, NULL);

}

#endif

}

上述实现基本上可以完全分成两种平台：
•先看linux：

linux下的定时器要容易许多，调用setitimer函数就行，此外，zend_set_timeout还设定了SIGPROF信号的handler为zend_timeout。

注意，调用setitimer的时候，将it_interval设置成0，表明这个定时器只触发一次，而不会每隔一段时间触发一次。setitimer可以以三种方式计时，php中采用的是ITIMER_PROF，它同时计算了用户代码和内核代码的执行时间。一旦时间到了，会产生SIGPROF信号。

当php进程接收到SIGPROF信号，不管当前正在执行什么，都会跳转进入到zend_timeout。zend_timeout才是实际处理超时的函数。
•再看windows：

首先会启动一个子线程，该线程主要用于设置定时器，同时维护EG(timed_out)变量。

子线程一旦生成，主线程便会向子线程发送一条消息：WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT。子线程接收到WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT之后，产生一个定时器并开始计时。同时，子线程会设置EG(timed_out) = 0。这很重要！windows平台下正是通过判断EG(timed_out)是否为1，来决定是否超时。

如果定时器到时间了，子线程收到WM_TIMER消息，则取消定时器，并且设置EG(timed_out) = 1。

如果需要关闭定时器，则子线程会收到WM_UNREGISTER_ZEND_TIMEOUT消息。关闭定时器，并不会改变EG(timed_out)。

剖析PHP脚本的超时机制

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