(PHP7內(nèi)核剖析-10) 線程安全

Achilles 發(fā)布于2019-06-28 18:43 / 2395人閱讀

摘要：中專門為解決線程安全的問(wèn)題抽象出了一個(gè)線程安全資源管理器，實(shí)現(xiàn)原理比較簡(jiǎn)單既然共用資源這么困難那么就干脆不共用，各線程不再共享同一份全局變量，而是各復(fù)制一份，使用數(shù)據(jù)時(shí)各線程各取自己的副本，互不干擾。

1.線程安全資源管理器

PHP的SAPI多數(shù)是單線程環(huán)境，比如cli、fpm、cgi，每個(gè)進(jìn)程只啟動(dòng)一個(gè)主線程，這種模式下是不存在線程安全問(wèn)題的，但是也有多線程的環(huán)境，比如Apache，這種情況下就需要考慮線程安全的問(wèn)題了，因?yàn)镻HP中有很多全局變量，比如最常見的：EG、CG，如果多個(gè)線程共享同一個(gè)變量將會(huì)沖突，所以PHP為多線程的應(yīng)用模型提供了一個(gè)安全機(jī)制：Zend線程安全(Zend Thread Safe, ZTS)。

PHP中專門為解決線程安全的問(wèn)題抽象出了一個(gè)線程安全資源管理器(Thread Safe Resource Mananger, TSRM)，實(shí)現(xiàn)原理比較簡(jiǎn)單：既然共用資源這么困難那么就干脆不共用，各線程不再共享同一份全局變量，而是各復(fù)制一份，使用數(shù)據(jù)時(shí)各線程各取自己的副本，互不干擾。

typedef struct {
    size_t size; //資源的大小
    ts_allocate_ctor ctor; //初始化函數(shù)
    ts_allocate_dtor dtor;
    int done;
} tsrm_resource_type;

struct _tsrm_tls_entry {
    void **storage; //資源數(shù)組
    int count; //擁有的資源數(shù):storage數(shù)組大小
    THREAD_T thread_id; //所屬線程id
    tsrm_tls_entry *next;
};

如果一個(gè)資源會(huì)被多線程使用，那么首先需要預(yù)先向TSRM注冊(cè)資源，然后TSRM為這個(gè)資源分配一個(gè)唯一的編號(hào)，并把這種資源的大小、初始化函數(shù)等保存到一個(gè)tsrm_resource_type結(jié)構(gòu)中，各線程只能通過(guò)TSRM分配的那個(gè)編號(hào)訪問(wèn)這個(gè)資源；然后當(dāng)線程拿著這個(gè)編號(hào)獲取資源時(shí)TSRM如果發(fā)現(xiàn)是第一次請(qǐng)求，則會(huì)根據(jù)注冊(cè)時(shí)的資源大小分配一塊內(nèi)存，然后調(diào)用初始化函數(shù)進(jìn)行初始化，并把這塊資源保存下來(lái)供這個(gè)線程后續(xù)使用。

每個(gè)線程擁有一個(gè)tsrm_tls_entry結(jié)構(gòu)，當(dāng)前線程的所有資源保存在storage數(shù)組中，下標(biāo)就是各資源的id。另外所有線程的tsrm_tls_entry結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)數(shù)組保存：tsrm_tls_table，這是個(gè)全局變量,每個(gè)線程的tsrm_tls_entry結(jié)構(gòu)在這個(gè)數(shù)組中的位置是根據(jù)線程id與預(yù)設(shè)置的線程數(shù)(tsrm_tls_table_size)取模得到的，也就是說(shuō)有可能多個(gè)線程保存在tsrm_tls_table同一位置，所以tsrm_tls_entry是個(gè)鏈表，查找資源時(shí)首先根據(jù):線程id % tsrm_tls_table_size得到一個(gè)tsrm_tls_entry，然后開始遍歷鏈表比較thread_id確定是否是當(dāng)前線程的。線程本地存儲(chǔ)(Thread Local Storage, TLS)，在創(chuàng)建完當(dāng)前線程的tsrm_tls_entry后會(huì)把這個(gè)值保存到當(dāng)前線程的TLS中，這樣在ts_resource()獲取資源時(shí)中就可以通過(guò)tsrm_tls_get()直接取到了，節(jié)省加鎖檢索的時(shí)間。