Web Service

WEB服务器

介绍一下服务器的概念和运行原理

WEB1.0 与 WEB2.0

通俗的讲,WEB服务器就是将你发起的每个请求转换为HTML语言的机器,在WEB1.0时代时,简单的WEB服务器就是由几个网页文件组成,存储在服务器的硬盘中,当有人输入了该服务器的地址时,服务器就会把与之相对应的页面返回给请求的发起者。该流程就是你在浏览器中输入一个地址之后按下回车,等待几秒后看到了页面的过程。

随着时间的推移,稍微高级一些的WEB服务器就会动态的生成HTML页面了,也就是说会使用PHP或者其他服务器脚本语言来动态处理你的请求,生成不同的页面返回给你。而不是生硬的把事先写好的一整个HTML文件推送给你。这就是WEB2.0时代。它与1.0的区别就是,1.0的内容是预置好并且只读的,而2.0的内容可以允许用户参与编写网站中的内容,使得页面更加丰富。

主流的服务器平台

所有动态网站的内容都需要经过服务端脚本语言处理生成,需要在WEB服务器上安装不同的脚本语言解析器。而WEB服务器又需要安装在操作系统上,所以出现了很多操作系统和服务平台互相组合的情况。

每一种服务器平台的搭配都各有利弊,需要根据具体的业务需求来决定到底需要哪种。因为WOWPHP主要面向PHP的开发,所以我将着重向你介绍PHP的最佳搭配方案(LNMP)

LNMP

LNMP是 Linux(操作系统)+Nginx(网站服务器)+Mysql(数据库)+PHP的缩写。他们之间的组合是目前网站架构中常见的一种。所有软件都开源免费,具有易用性、低成本、高安全、开发快速和执行灵活等特点。现在越来越多的企业都在使用这种框架,慢慢替代掉我将要在下面介绍的服务平台搭配。

LNMP架构示意图
LNMP架构示意图
JavaEE

Java EE平台构建于Java SE平台之上,Java EE平台提供一组API和运行环境来开发和运行大规模的,多层的,可扩展的,可靠的和安全的网络应用程序。它一般由UNIX+Tomcat+Oracle+JSP组合而成,环境相对来说很复杂,安全性高,功能强大,适合企业以及大型网站使用,但是学习成本高,使用费用高昂,所以不适合刚起步的小型企业和个人学习来使用。

ASP.NET

ASP.NET是 IIS(Internet Information Server 服务,是Windows开发的Web服务器)和 Windows Server组合起来的服务平台,asp.net使运行一些很平常的任务如表单的提交客户端的身份验证、分布系统和网站配置变得非常简单。例如asp.net页面构架允许你建立你自己的用户分界面,使其不同于常见的VB-Like运算。但是木桶效应使得ASP.NET在Windows Server中的安全性和稳定性都受到了影响,并且还是收费的架构,所以这种搭配不适合大型网站以及初学者使用。

平台及脚本语言比较

平台比较
性能比较 LNMP JavaEE ASP.NET
运行速度 较快 一般
开发速度 非常快 一般
资源损耗 一般 较小 较大
难易程度 简单 简单
平台支持 Linux/Windows/Unix 绝大多数平台 只有Windows
搭建成本 几乎为零 非常高
脚本语言比较
指标 PHP JSP .NET
操作系统 Windows/Linux/Unix... Windows/Linux/Unix... Windows
WEB服务器 Apache/Nginx/IIS Apache/Nginx/IIS IIS
执行效率 很高
稳定性
开发时间 很短
学习难度
函数库/插件 丰富 丰富 一般
开发成本
CGI & FAST-CGI

PHP运行原理

简单阐述PHP是如何工作的

为了避免陷入细节的沼泽,本节内容只做运行原理的宏观概述。如想更深入的了解PHP底层原理,请点击文末参考文献扩展阅读。

一般来说,我们编写的PHP代码并不会原样执行,最终会交给解析器翻译成机器语言,PHP内核对我们编写的代码进行解释和运算, 最后返回相应的运算结果。 于是PHP就多出一个把用户代码“翻译”成具体操作的步骤:词法分析语法分析

当用户代码输入给PHP内核去执行的时候, PHP内核会对PHP代码进行词法分析和语法分析, 词法分析是把PHP代码分割成一个个的“单元”(TOKEN), 语法分析则将这些“单元”转化为Zend Engine可执行的操作。 然后PHP内部的Zend Engine对这些操作进行顺次的执行。 Zend Engine是PHP内核的核心部分,负责最终操作的执行和结果的返回, 可以理解成为PHP内核中的“发动机”。

PHP代码的执行过程可以简单描述为下图:

PHP运行原理
PHP在解析器中的运行原理

底层分析示例 了解即可

目前编程语言可以分为两大类:

  • 第一类是像C/C++, .NET, Java之类的编译型语言, 它们的共性是: 运行之前必须对源代码进行编译,然后运行编译后的目标文件。
  • 第二类比如:PHP, Javascript, Ruby, Python这些解释型语言, 他们都无需经过编译即可"运行",虽然可以理解为直接运行。

但它们并不是真的直接就被能被机器理解, 机器只能理解机器语言,那这些语言是怎么被执行的呢, 一般这些语言都需要一个解释器, 由解释器来执行这些源码, 实际上这些语言还是会经过编译环节, 只不过它们一般会在运行的时候实时进行编译。

为了效率,并不是所有语言在每次执行的时候都会重新编译一遍, 比如PHP的各种opcode缓存扩展(如APC, xcache, eAccelerator等),比如Python会将编译的中间文件保存成pyc/pyo文件, 避免每次运行重新进行编译所带来的性能损失

下面我将通过一个简单的PHP代码示例来展示底层解析器都干了些什么


<?php
$str = "Hello, WOWPHP!\n";
echo $str;
        

假设上面的代码保存在名为hello.php的文件中, 用PHP命令行程序执行这个脚本:


$ php ./hello.php
        

这段代码的输出显然是 Hello, WOWPHP!, 那么在执行脚本的时候PHP/Zend都做了些什么呢? 这些语句是怎么样让php输出这段话的呢? 下面将一步一步的进行介绍。

程序的执行
  1. 如上例中, 传递给php程序需要执行的文件, php程序完成基本的准备工作后启动PHP及Zend引擎, 加载注册的扩展模块。
  2. 初始化完成后读取脚本文件,Zend引擎对脚本文件进行词法分析,语法分析。然后编译成opcode执行。 如果安装了apc之类的opcode缓存, 编译环节可能会被跳过而直接从缓存中读取opcode执行。
脚本的编译执行

PHP在读取到脚本文件后首先对代码进行词法分析,PHP的词法分析器是通过lex生成的, 词法规则文件在$PHP_SRC/Zend/zend_language_scanner.l, 这一阶段lex会会将源代码按照词法规则切分一个一个的标记(token)。

PHP中提供了一个函数token_get_all(), 该函数接收一个字符串参数, 返回一个按照词法规则切分好的数组。 例如将上面的php代码作为参数传递给这个函数:


<?php
$code =<<<PHP_CODE
<?php
$str = "Hello, Tipi\n";
echo $str;
PHP_CODE;
 
var_dump(token_get_all($code));
        

运行上面的脚本你将会看到一如下的输出:


array (
  0 => 
  array (
    0 => 368,        // 脚本开始标记
    1 => '<?php   // 匹配到的字符串
',
    2 => 1,
  ),
  1 => 
  array (
    0 => 371,
    1 => ' ',
    2 => 2,
  ),
  2 => '=',
  3 => 
  array (
    0 => 371,
    1 => ' ',
    2 => 2,
  ),
  4 => 
  array (
    0 => 315,
    1 => '"Hello, WOWPHP!
"',
    2 => 2,
  ),
  5 => ';',
  6 => 
  array (
    0 => 371,
    1 => '
',
    2 => 3,
  ),
  7 => 
  array (
    0 => 316,
    1 => 'echo',
    2 => 4,
  ),
  8 => 
  array (
    0 => 371,
    1 => ' ',
    2 => 4,
  ),
  9 => ';',
        

这也是Zend引擎词法分析做的事情,将代码切分为一个个的标记,然后使用语法分析器(PHP使用bison生成语法分析器, 规则见$PHP_SRC/Zend/zend_language_parser.y), bison根据规则进行相应的处理, 如果代码找不到匹配的规则,也就是语法错误时Zend引擎会停止,并输出错误信息。

比如缺少括号,或者不符合语法规则的情况都会在这个环节检查。 在匹配到相应的语法规则后,Zend引擎还会进行编译, 将代码编译为opcode, 完成后,Zend引擎会执行这些opcode, 在执行opcode的过程中还有可能会继续重复进行编译-执行, 例如执行eval,include/require等语句, 因为这些语句还会包含或者执行其他文件或者字符串中的脚本。

本节内容节选自第三节 PHP脚本的执行内容有改动

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