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一次失败的PHP 扩展开发之旅

By warezhou 2014.11.19

缘起

经过不断的持续迭代，我们部门的协程版网络框架（CoSvrFrame）终于出炉了！这本来是件喜大普奔的事情，但是随着新业务的不断接入，很多固有缺陷也逐渐浮出水面：

不支持“TCP连接池”

不支持“Dispatcher-Workers模型”

不支持“过载保护”

不支持“热重启”

不支持“64Bit”

... ...

对于资深后台开发而言，上面罗列的问题大多数都难入法眼，之所以成为问题，很有点“温水煮青蛙”的味道：迭代过程缺乏宏观视野，引入过多业务特性，导致整体架构不合理。最近的“协程版本”最初也是我个人业余之作，仅仅为了能够愉快地写业务代码，为了快点出活，底层直接复用原有SvrFrame，结果可想而知：根基不牢，地动山摇！以最极端的64Bit为例，相信大家秒懂了。

经过多番调研与讨论，最终我们给出了如下前进方向：

引入公司内部开源的SPP3.0框架，吸收它的基础周边设施，进行业务二次开发

对于SPP进行扩展，支持PHP作为脚本语言进行嵌入式编程，同时以C扩展形式给PHP提供协程能力（从此PHPer也可以愉快地书写异步代码了，妈妈再也不用担心我的callback了！）

叨逼叨?嗦了这么久，下面可以切入主题了：如何实现C++/PHP混合编程？

免责申明：由于本人属于半路出家，接触PHP扩展开发尚未足周，因此无法深入到WHY，仅能停留在HOW，仅作记录之用，望高手见谅！

开场

嵌入式PHP

业内C++/PHP的结合，一般是出于“性能”考虑，在PHP代码里调用C/C++扩展，从而解决特定的性能瓶颈（如PB序列化等）。

作为C/C++开发出身，“开发效率”相对于“性能”的诱惑显然更大，因此，我们的思路是：将PHP作为脚本语言，快速开发业务逻辑，插入到SPP框架运行。

1. 以RTLD_GLOBAL方式打开php动态库

void *php_handler = dlopen("libphp5.so", RTLD_LAZY | RTLD_GLOBAL);if (!php_handler) {    base->log_.LOG_P_PID(LOG_FATAL, "%s\n", dlerror());    return -1; }   dlclose(php_handler);

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2. 通过php_embed_init进行初始化

php_embed_module.php_ini_path_override = "../php/php.ini";php_embed_init(0, NULL);

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3. 通过zend_eval_string引入PHP脚本

zend_first_try {    char exec_str[256];    snprintf(exec_str, sizeof(exec_str), "include '%s';", "../php/demo_handler.php");    if (int ret = zend_eval_string(exec_str, NULL, exec_str TSRMLS_CC)) {        base->log_.LOG_P_PID(LOG_FATAL, "zend_eval_string fail. ret=%d\n", ret);        return -1;     }    base->log_.LOG_P_PID(LOG_DEBUG, "zend_eval_string succ.\n");} zend_catch {    base->log_.LOG_P_PID(LOG_FATAL, "zend_eval_string catch.\n");} zend_end_try ();

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4. 通过call_user_function回调PHP函数

zval z_funcname;ZVAL_STRING(&z_funcname, "EchoDemo::init", 1);zval *zp_svr;MAKE_STD_ZVAL(zp_svr);ZVAL_LONG(zp_svr, (long)base);zval *zp_etc;MAKE_STD_ZVAL(zp_etc);ZVAL_STRING(zp_etc, etc, 1);zval z_retval;zval *z_params[] = {zp_svr, zp_etc};int call_ret = call_user_function(CG(function_table), NULL, &z_funcname, &z_retval, sizeof(z_params) / sizeof(z_params[0]), z_params TSRM convert_to_long(&z_retval);int func_ret = Z_LVAL_P(&z_retval);zval_ptr_dtor(&zp_etc);zval_dtor(&z_funcname);zval_dtor(&z_retval);if (call_ret log_.LOG_P_PID(LOG_FATAL, "call_user_function fail. call_ret=%d func_ret=%d\n", call_ret, func_ret);    return -1;}

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5. 通过php_embed_shutdown进行清理

php_embed_shutdown(TSRMLS_C);

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PHP扩展

网络上关于PHP的C扩展开发文章可以说已经到泛滥的地步了，有兴趣的读者可以深入阅读文末的附录。

1. 下载php源码包，进行手动编译，为了配合上述嵌入式使用，需要打开?enable-embed选项

./configure --enable-embedmakemake install（可选）

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2. 进入php源码包的ext目录，借助ext_skel工具生成插件架子代码

cd ext./ext_skel --extname=demo

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3. 编辑config.m4，打开PHP_ARG_WITH或者PHP_ARG_ENABLE选项（说实话区别仍没搞清楚，求达人指点），添加C++支持、依赖路径等

PHP_ARG_ENABLE(demo, whether to enable demo support,    [  --enable-demo           Enable demo support])if test "$PHP_DEMO" != "no"; then  PHP_REQUIRE_CXX()  PHP_ADD_LIBRARY(stdc++, 1, EXTRA_LDFLAGS)  PHP_ADD_INCLUDE(/root/spp/module/include/)  PHP_ADD_INCLUDE(/root/spp/module/include/spp_incl/)  PHP_NEW_EXTENSION(demo, demo.cpp, $ext_shared)fi

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4. 编辑demo.cpp，添加扩展定义和实现（函数、类、变量 ...），这里仅仅给出函数定义示例，类相关的有兴趣的读者自行根据附录摸索。这里给出的sendrecv函数定义比较有代表性，其中第3个参数rsp为引用参数，负责将接收到的数据返回给PHP调用方

ZEND_BEGIN_ARG_INFO_EX(arginfo_sendrecv, 0, 0, 7)    ZEND_ARG_INFO(0, req)    ZEND_ARG_INFO(0, req_len)    ZEND_ARG_INFO(1, rsp)    ZEND_ARG_INFO(0, rsp_len)    ZEND_ARG_INFO(0, ip)    ZEND_ARG_INFO(0, port)    ZEND_ARG_INFO(0, timeout)ZEND_END_ARG_INFO()PHP_FUNCTION(sendrecv){    char *req = NULL;    int req_str_len = 0;    long req_len = 0;    zval *rsp = NULL;    long rsp_len = 0;    char *ip = NULL;    int ip_str_len = 0;    long port = 0;    long timeout = 0;if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "slzlsll", &req, &req_str_len,&req_len, &rsp, &rsp_len, &ip, &ip_str_len, &port, &timeout) == FAILURE) {        return;}       struct sockaddr_in addr;    memset(&addr, 0, sizeof(addr));    addr.sin_family = AF_INET;    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(std::string(ip, ip_str_len).c_str());    addr.sin_port = htons(port);    char *rsp_buf = (char *)emalloc(rsp_len);    int rsp_buf_len = rsp_len;    if (int ret = mt_udpsendrcv(&addr, req, req_len > req_str_len ? req_str_len : req_len, rsp_buf, rsp_buf_len, timeout)) {        efree(rsp_buf);        RETURN_LONG(ret);    }    zval_dtor(rsp);    ZVAL_STRINGL(rsp, rsp_buf, rsp_buf_len, 0);    RETURN_LONG(0);}

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const zend_function_entry demo_functions[] = {    PHP_FE(sendrecv, arginfo_sendrecv)    PHP_FE_END  /* Must be the last line in demo_functions[] */};

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5. 一切准备就绪，可以编译扩展了，我个人比较喜欢动态编译（静态编译需要重新编译php源码，太耗时费力），生成的.so位于当前扩展的modules目录下

/usr/local/bin/phpize./configure --with-php-config=/usr/local/bin/php-configmake

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6. 编辑php.ini文件，添加新的扩展，然后就可以愉快地在PHP代码中调用新扩展了

extension_dir="/somewhere/modules"extension="demo.so"extension="xxxx.so"

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高潮

终于到了组装成型的时刻了，通过telnet玩了几把EchoDemo，看到一行一行的回显，不禁心情大好。

<?php class EchoDemo {        public static function init($server, $conf) {            log_debug($server, "init in php.\n");            return true;        }           public static function input($server, $req, $ext_info = array()) {            log_debug($server, "input in php.\n");            return strlen($req);        }           public static function route($server, $req, $ext_info = array()) {            log_debug($server, "route in php.\n");            return 1;        }           public static function process($server, $req, $ext_info = array()) {            log_debug($server, "process in php.\n");            $ret = sendrecv($req, strlen($req), $rsp, 65535, "127.0.0.1", 2345, 500);            if ($ret != 0) {                log_debug($server, "sendrecv fail. ret=$ret");                return false;            }               log_debug($server, "sendrecv finish. rsp=$rsp");            return true;        }           public static function fini($server) {            log_debug($server, "fini in php.\n");        }       }?>

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这里最值得赞叹的就是process函数对于sendrecv扩展调用，这里背后通过协程其实已经实现了一次异步网络交互：既能像同步CGI般书写逻辑代码，又能无痛地享受异步的高并发。

愿望是美好的，现实是残酷的！

我这时突然心血来潮：来压测一把性能吧，看看相比于原生C++代码有多大的性能衰减。单次请求1KB，施以1w/s的压力，压了一会coredump了。

内存泄漏？协程栈溢出？...

期间各种折腾：GDB，修改协程栈大小，Google，咨询PHPer ...

很快到了晚上，该查的都查过了，该问的都问过了，实在没辙了，停下来喝杯茶：“call_user_function可重入么”？想到这一层，相信了解协程本质的兄弟又秒懂了：你妹的，人家实现Zend的时候怎么知道调用线程还会玩协程进行用户态调度啊，这个黑盒里面一切皆有可能啊！全局变量、静态变量 ...

好吧，去掉sendrecv这类基于协程的扩展，重新压测，单worker对于3w/s的echo还是轻松无压力的。

结局

虽然这次最吸引人的一个Feature最终未能实现，不过我还是很开心，因为再次印证了一个观点：思考往往比蛮干高效百倍，尤其在处理棘手问题时，无头苍蝇般乱闯乱撞往往费力不讨好，此时，如果能够冷静下来，尽力搜集现有知识储备，说不定灵感就来光顾你了。

未来可能的方向：PHP从5.5版本引入了yield，感觉如果挖掘出来Zend对于yield的支持细节，说不定有希望和我们的C框架很好的融合，但是总觉得是个填不平的大坑。如果抛开其它因素，也许我还是希望选择Golang一类语言直接享受goroutine的优势吧，哈哈！

附录