在做php開(kāi)發(fā)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)設(shè)置max_input_time、max_execution_time，用來(lái)控制腳本的超時(shí)時(shí)間。但卻從來(lái)沒(méi)有思考過(guò)背后的原理。

趁著這兩天有空，研究一下這個(gè)問(wèn)題。

超時(shí)配置

php的ini配置如何起作用，這是一個(gè)老生常談的話題了。

首先，我們?cè)趐hp.ini里進(jìn)行配置。當(dāng)php啟動(dòng)的時(shí)候（php_module_startup階段），會(huì)嘗試讀取ini文件并解析。解析過(guò)程簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是分析ini文件，提取出其中合法的鍵值對(duì)，并保存到configuration_hash表。

OK，然后php會(huì)進(jìn)一步調(diào)用zend_startup_extensions來(lái)啟動(dòng)各個(gè)模塊（包含php Core模塊，以及所有需要加載的擴(kuò)展）。各個(gè)模塊的啟動(dòng)函數(shù)中，會(huì)完成REGISTER_INI_ENTRIES動(dòng)作。REGISTER_INI_ENTRIES負(fù)責(zé)將模塊對(duì)應(yīng)的一些配置從configuration_hash表取出，然后調(diào)用處理函數(shù)，最終將處理完的值存入模塊的globals變量。

max_input_time、max_execution_time這兩個(gè)配置屬于php Core模塊。對(duì)于php Core來(lái)說(shuō)，REGISTER_INI_ENTRIES依然發(fā)生在php_module_startup中。同樣屬于php Core模塊的配置還有expose_php、display_errors、memory_limit等等...

示意圖如下：

---->php_module_startup----------->php_request_startup---->    |    |    |-->REGISTER_INI_ENTRIES    |    |    |-->zend_startup_extensions    |     |    |     |-->zm_startup_date    |     |     |-->REGISTER_INI_ENTRIES    |     |    |     |-->zm_startup_json    |     |     |-->REGISTER_INI_ENTRIES    |    |    |-->do otherthings

上面說(shuō)到對(duì)于不同的配置，REGISTER_INI_ENTRIES會(huì)調(diào)用不同的函數(shù)來(lái)處理。我們直接來(lái)看max_execution_time對(duì)應(yīng)的函數(shù)：

static PHP_INI_MH(OnUpdateTimeout){  // php啟動(dòng)階段走這里  if (stage == PHP_INI_STAGE_STARTUP) {    // 將超時(shí)設(shè)置保存到EG(timeout_seconds)中    EG(timeout_seconds) = atoi(new_value);    return SUCCESS;  }   // php執(zhí)行過(guò)程中的ini set則走這里  zend_unset_timeout(TSRMLS_C);  EG(timeout_seconds) = atoi(new_value);  zend_set_timeout(EG(timeout_seconds), 0);  return SUCCESS;}

暫時(shí)只看上半截，因?yàn)槲覀兡壳爸恍桕P(guān)注php的啟動(dòng)階段，該函數(shù)行為很簡(jiǎn)單，將max_execution_time存入了EG(timeout_seconds)。

至于max_input_time，并沒(méi)有特殊的處理函數(shù)，默認(rèn)是會(huì)將max_input_time存入存入PG(max_input_time)。

因此，當(dāng)REGISTER_INI_ENTRIES完成，發(fā)生的是：

max_execution_time ----> 存入EG(timeout_seconds)

max_input_time       ----> 存入PG(max_input_time)

請(qǐng)求超時(shí)控制

現(xiàn)在我們搞清楚php的啟動(dòng)階段發(fā)生了什么，繼續(xù)來(lái)看php在實(shí)際處理請(qǐng)求的時(shí)候，如何管理超時(shí)。

在php_request_startup函數(shù)中有如下代碼：

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的時(shí)機(jī)很講究。

以cgi為例，只有當(dāng)php已經(jīng)從CGI拿到了原始請(qǐng)求以及一些CGI的環(huán)境變量之后，php_request_startup才會(huì)被調(diào)用。上面這段代碼實(shí)際執(zhí)行的時(shí)候，由于請(qǐng)求已經(jīng)拿到，所以SG(request_info)處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，但是php中的$_GET，$_POST，$_FILE等超全局變量尚未生成。

從代碼上理解：

1、如果用戶將max_input_time配做-1，或沒(méi)有配置，那么腳本的生命周期就只受EG(timeout_seconds)約束。

2、否則，請(qǐng)求啟動(dòng)階段的超時(shí)控制，受PG(max_input_time)約束。

3、zend_set_timeout函數(shù)負(fù)責(zé)設(shè)置定時(shí)器。一旦指定時(shí)間過(guò)去，定時(shí)器會(huì)通知php進(jìn)程。zend_set_timeout下文會(huì)具體分析。

php_request_startup完成，則進(jìn)入php的實(shí)際執(zhí)行階段，即php_execute_script。在php_execute_script中可以看到：

// 設(shè)定執(zhí)行超時(shí)if (PG(max_input_time) != -1) {#ifdef PHP_WIN32  zend_unset_timeout(TSRMLS_C); // 關(guān)閉之前的定時(shí)器#endif  zend_set_timeout(INI_INT("max_execution_time"), 0);} // 進(jìn)入執(zhí)行retval = (zend_execute_scripts(ZEND_REQUIRE TSRMLS_CC, NULL, 3, prepend_file_p, primary_file, append_file_p) == SUCCESS);

OK，假如代碼執(zhí)行到這里，尚未發(fā)生max_input_time超時(shí)，則會(huì)重新指定max_execution_time的超時(shí)。

同樣也是采取調(diào)用zend_set_timeout，并傳入max_execution_time。特別注意一下，windows下面的需要顯式調(diào)用zend_unset_timeout關(guān)閉原來(lái)的定時(shí)器，而linux下不需要。這是由于兩個(gè)平臺(tái)的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)原理不同導(dǎo)致的，下文也會(huì)詳細(xì)展開(kāi)敘述。

最后用一張圖表示超時(shí)控制的流程，左側(cè)的case表明用戶既配置了max_input_time，又配置了max_execution_time。而右側(cè)的區(qū)別在于用戶僅僅配置了max_execution_time：

zend_set_timeout

前文提到，zend_set_timeout函數(shù)用來(lái)設(shè)置定時(shí)器。具體來(lái)看下實(shí)現(xiàn)：

void zend_set_timeout(long seconds, int reset_signals) /* {{{ */{  TSRMLS_FETCH();   // 賦值  EG(timeout_seconds) = seconds; #ifdef ZEND_WIN32  if(!seconds) {    return;  }     // 啟動(dòng)定時(shí)器線程  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();  }     // 向線程發(fā)送WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT消息  PostThreadMessage(timeout_thread_id, WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT, (WPARAM) GetCurrentThreadId(),                                  (LPARAM) seconds);#else   // linux平臺(tái)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;     // 設(shè)置定時(shí)器，seconds秒后會(huì)發(fā)送SIGPROF信號(hào)    setitimer(ITIMER_PROF, &t_r, NULL);  }  signo = SIGPROF;   if (reset_signals) {    sigset_t sigset;     // 設(shè)置SIGPROF信號(hào)對(duì)應(yīng)的處理函數(shù)為zend_timeout    signal(signo, zend_timeout);         // 防屏蔽    sigemptyset(&sigset);    sigaddset(&sigset, signo);    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &sigset, NULL);  }#endif}

上述實(shí)現(xiàn)基本上可以完全分成兩種平臺(tái)：

先看linux：

linux下的定時(shí)器要容易許多，調(diào)用setitimer函數(shù)就行，此外，zend_set_timeout還設(shè)定了SIGPROF信號(hào)的handler為zend_timeout。

注意，調(diào)用setitimer的時(shí)候，將it_interval設(shè)置成0，表明這個(gè)定時(shí)器只觸發(fā)一次，而不會(huì)每隔一段時(shí)間觸發(fā)一次。setitimer可以以三種方式計(jì)時(shí)，php中采用的是ITIMER_PROF，它同時(shí)計(jì)算了用戶代碼和內(nèi)核代碼的執(zhí)行時(shí)間。一旦時(shí)間到了，會(huì)產(chǎn)生SIGPROF信號(hào)。

當(dāng)php進(jìn)程接收到SIGPROF信號(hào)，不管當(dāng)前正在執(zhí)行什么，都會(huì)跳轉(zhuǎn)進(jìn)入到zend_timeout。zend_timeout才是實(shí)際處理超時(shí)的函數(shù)。

再看windows：

首先會(huì)啟動(dòng)一個(gè)子線程，該線程主要用于設(shè)置定時(shí)器，同時(shí)維護(hù)EG(timed_out)變量。

子線程一旦生成，主線程便會(huì)向子線程發(fā)送一條消息：WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT。子線程接收到WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT之后，產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)器并開(kāi)始計(jì)時(shí)。同時(shí)，子線程會(huì)設(shè)置EG(timed_out) = 0。這很重要！windows平臺(tái)下正是通過(guò)判斷EG(timed_out)是否為1，來(lái)決定是否超時(shí)。

如果定時(shí)器到時(shí)間了，子線程收到WM_TIMER消息，則取消定時(shí)器，并且設(shè)置EG(timed_out) = 1。

如果需要關(guān)閉定時(shí)器，則子線程會(huì)收到WM_UNREGISTER_ZEND_TIMEOUT消息。關(guān)閉定時(shí)器，并不會(huì)改變EG(timed_out)。

相關(guān)代碼還是很清晰的：

static LRESULT CALLBACK zend_timeout_WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam){  switch (message) {    case WM_DESTROY:      PostQuitMessage(0);      break;         // 生成一個(gè)定時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)    case WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT:      /* wParam is the thread id pointer, lParam is the timeout amount in seconds */      if (lParam == 0) {        KillTimer(timeout_window, wParam);      } else {        SetTimer(timeout_window, wParam, lParam*1000, NULL);        EG(timed_out) = 0;      }      break;         // 關(guān)閉定時(shí)器    case WM_UNREGISTER_ZEND_TIMEOUT:      /* wParam is the thread id pointer */      KillTimer(timeout_window, wParam);      break;         // 超時(shí)了，也需關(guān)閉定時(shí)器    case WM_TIMER: {        KillTimer(timeout_window, wParam);        EG(timed_out) = 1;      }      break;    default:      return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);  }  return 0;}

根據(jù)上文描述，最終都是需要跳轉(zhuǎn)到zend_timeout來(lái)處理超時(shí)的。那windows下如何進(jìn)入zend_timeout呢？

window下僅在execute函數(shù)中（zend_vm_execute.h剛開(kāi)始的地方），可以看到調(diào)用zend_timeout：

while (1) {  int ret;#ifdef ZEND_WIN32  if (EG(timed_out)) {  // windows下的超時(shí)，執(zhí)行每條opcode之前都判斷是否需要調(diào)用zend_timeout    zend_timeout(0);  }#endif   if ((ret = OPLINE->handler(execute_data TSRMLS_CC)) > 0) {  ...  }}

上述代碼可以看到：

在windows下，每執(zhí)行完成一條opcode指令，就會(huì)進(jìn)行一次超時(shí)判斷。

因?yàn)橹骶€程執(zhí)行opcode的同時(shí)，子線程可能已經(jīng)發(fā)生超時(shí)，而windows并沒(méi)有什么機(jī)制可以讓主線程停止手頭的工作，直接跳入zend_timeout。所以只好利用子線程先將EG(timed_out)設(shè)置為1，然后主線程在等到當(dāng)前opcode執(zhí)行完成、進(jìn)入下一條opcode之前，判斷一下EG(timed_out)再調(diào)用zend_timeout。

因此準(zhǔn)確的講，windows的超時(shí)，其實(shí)是有一點(diǎn)點(diǎn)延時(shí)的。至少在某一個(gè)opcode執(zhí)行的過(guò)程中，無(wú)法被打斷。當(dāng)然，正常情況下，單條opcode的執(zhí)行時(shí)間會(huì)很短。但是可以很容易人為構(gòu)造出一些很耗時(shí)的函數(shù)，使得function call需要等待較長(zhǎng)時(shí)間。此時(shí)，如果子線程判斷出超時(shí)了，則還需要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的等待，直到主線程完成該條opcode之后，才能調(diào)用zend_timeout。

zend_unset_timeout

void zend_unset_timeout(TSRMLS_D) /* {{{ */{#ifdef ZEND_WIN32     // 通過(guò)發(fā)送WM_UNREGISTER_ZEND_TIMEOUT消息來(lái)關(guān)閉定時(shí)器  if(timeout_thread_initialized) {    PostThreadMessage(timeout_thread_id, WM_UNREGISTER_ZEND_TIMEOUT, (WPARAM) GetCurrentThreadId(), (LPARAM) 0);  }#else  if (EG(timeout_seconds)) {    struct itimerval no_timeout;    no_timeout.it_value.tv_sec = no_timeout.it_value.tv_usec = no_timeout.it_interval.tv_sec = no_timeout.it_interval.tv_usec = 0;         // 全置0，相當(dāng)于關(guān)閉定時(shí)器    setitimer(ITIMER_PROF, &no_timeout, NULL);  }#endif}

zend_unset_timeout同樣分成兩種平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。

先看linux：

linux下的關(guān)閉定時(shí)器也很簡(jiǎn)單。只要將struct itimerval中的4個(gè)值都設(shè)置為0，就行了。

再看windows：

由于windows是利用一個(gè)獨(dú)立的線程來(lái)計(jì)時(shí)。因此，zend_unset_timeout會(huì)向該線程發(fā)送WM_UNREGISTER_ZEND_TIMEOUT消息。WM_UNREGISTER_ZEND_TIMEOUT對(duì)應(yīng)的動(dòng)作是去調(diào)用KillTimer來(lái)關(guān)閉定時(shí)器。注意，線程本身并不退出。

前文留下了一個(gè)問(wèn)題，在php_execute_script中，windows下面要顯示調(diào)用zend_unset_timeout來(lái)關(guān)閉定時(shí)器，而linux下不需要。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)linux進(jìn)程來(lái)說(shuō)，只能存在一個(gè)setitimer定時(shí)器。也就是說(shuō)，重復(fù)調(diào)用setitimer，后面的定時(shí)器會(huì)直接覆蓋前面的。

zend_timeout

ZEND_API void zend_timeout(int dummy) /* {{{ */{  TSRMLS_FETCH();   if (zend_on_timeout) {    zend_on_timeout(EG(timeout_seconds) TSRMLS_CC);  }   zend_error(E_ERROR, "Maximum execution time of %d second%s exceeded", EG(timeout_seconds), EG(timeout_seconds) == 1 ? "" : "s");}

如前文所述，zend_timeout是實(shí)際處理超時(shí)的函數(shù)。它的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單。

如果有配置exit_on_timeout，則zend_on_timeout會(huì)嘗試調(diào)用sapi_terminate_process關(guān)閉sapi進(jìn)程。如果無(wú)需exit_on_timeout，則直接進(jìn)入zend_error進(jìn)行出錯(cuò)處理。大部分情況下，我們并不會(huì)設(shè)置exit_on_timeout，畢竟我們期望的是雖然一個(gè)請(qǐng)求超時(shí)了，但是進(jìn)程仍然保留下來(lái)，服務(wù)下一個(gè)請(qǐng)求。

zend_error除了會(huì)打印錯(cuò)誤日志，還會(huì)利用longjump跳轉(zhuǎn)到boilout指定的棧幀，一般是zend_end_try或者zend_catch宏所在的地方。關(guān)于longjump，可以另起一個(gè)話題，本文就不具體敘述了。在php_execute_script里面，zend_error會(huì)使得程序跳轉(zhuǎn)到zend_end_try的位置然后繼續(xù)執(zhí)行。繼續(xù)執(zhí)行是指，會(huì)調(diào)用php_request_shutdown等函數(shù)來(lái)完成收尾工作。

直到這里，php腳本的超時(shí)機(jī)制算是講清楚了。

最后來(lái)看一個(gè)疑似php內(nèi)核的bug。

windows下max_input_time的bug

回憶一下，之前有提到windows下只有一個(gè)地方調(diào)用了zend_timeout，就是execute函數(shù)里，準(zhǔn)確講是每條opcode執(zhí)行之前。

那么，假如發(fā)生max_input_time類型的超時(shí)，即使子線程將EG(timed_out)被置為1，也得延遲到execute中才能進(jìn)行超時(shí)處理。貌似一切正常。

而問(wèn)題的關(guān)鍵之處便在于，我們并不能保證主線程執(zhí)行到execute時(shí)，EG(timed_out)任然為1。一旦進(jìn)入execute之前，EG(timed_out)被子線程修改成0，那么max_input_time類型的超時(shí)就永遠(yuǎn)不會(huì)被handle了。

為何EG(timed_out)會(huì)被子線程又修改為0呢？原因在于：php_execute_script中，調(diào)用了zend_set_timeout(INI_INT("max_execution_time"), 0)來(lái)設(shè)置定時(shí)器。

zend_set_timeout會(huì)向子線程發(fā)送WM_REGISTER_ZEND_TIMEOUT消息。子線程收到此消息，除了創(chuàng)建定時(shí)器之外，還會(huì)設(shè)置EG(timed_out) = 0（詳見(jiàn)上文截取的zend_timeout_WndProc代碼片段）。由于線程執(zhí)行的不確定性，因此不能夠判斷主線程執(zhí)行到execute的時(shí)候，子線程是否已接收到消息并設(shè)置EG(timed_out)為0。

如圖所示，

如果execute中的判斷發(fā)生在紅線標(biāo)注的時(shí)間點(diǎn)，則EG(timed_out)為1，execute會(huì)調(diào)用zend_timeout做超時(shí)處理。

如果execute中的判斷發(fā)生在藍(lán)線標(biāo)注的時(shí)間點(diǎn)，則EG(timed_out)已被重置為0，max_input_time超時(shí)被徹底掩蓋。