不知道怎么回事总是令人不舒服的,因此我通过阅读源码和查阅有限的资料简要了解一下相关机制,本文是我对研究内容的总结。 本文首先解释了线程安全的概念及PHP中线程安全的背景,然后详细研究了PHP的线程安全机制ZTS(Zend Thread Safety)及具体的实现TSRM,研究内容包括相关数据结构、实现细节及运行机制,最后研究了Zend对于单线程和多线程环境的选择性编译问题。
线程安全
线程安全问题,一言以蔽之就是多线程环境下如何安全存取公共资源。我们知道,每个线程只拥有一个私有栈,共享所属进程的堆。在C中,当一个变量被声明在任何函数之外时,就成为一个全局变量,这时这个变量会被分配到进程的共享存储空间,不同线程都引用同一个地址空间,因此一个线程如果修改了这个变量,就会影响到全部线程。这看似为线程共享数据提供了便利,但是PHP往往是每个线程处理一个请求,因此希望每个线程拥有一个全局变量的副本,而不希望请求间相互干扰。 早期的PHP往往用于单线程环境,每个进程只启动一个线程,因此不存在线程安全问题。后来出现了多线程环境下使用PHP的场景,因此Zend引入了Zend线程安全机制(Zend Thread Safety,简称ZTS)用于保证线程的安全。 ZTS的基本原理及实现
基本思想
说起来ZTS的基本思想是很直观的,不是就是需要每个全局变量在每个线程都拥有一个副本吗?那我就提供这样的机制: 在多线程环境下,申请全局变量不再是简单声明一个变量,而是整个进程在堆上分配一块内存空间用作“线程全局变量池”,在进程启动时初始化这个内存池,每当有线程需要申请全局变量时,通过相应方法调用TSRM(Thread Safe Resource Manager,ZTS的具体实现)并传递必要的参数(如变量大小等等),TSRM负责在内存池中分配相应内存区块并将这块内存的引用标识返回,这样下次这个线程需要读写此变量时,就可以通过将唯一的引用标识传递给TSRM,TSRM将负责真正的读写操作。这样就实现了线程安全的全局变量。下图给出了ZTS原理的示意图:
Thread1和Thread2同属一个进程,其中各自需要一个全局变量Global Var,TSRM为两者在线程全局内存池中(黄色部分)各自分配了一个区域,并且通过唯一的ID进行标识,这样两个线程就可以通过TSRM存取自己的变量而互不干扰。 下面通过具体的代码片段看一下Zend具体是如何实现这个机制的。这里我用的是PHP5.3.8的源码。 TSRM的实现代码在PHP源码的“TSRM”目录下。
数据结构
TSRM中比较重要的数据结构有两个:tsrm_tls_entry和tsrm_resource_type。下面先看tsrm_tls_entry。 tsrm_tls_entry定义在TSRM/TSRM.c中: <div class="codetitle"><a style="CURSOR: pointer" data="49489" class="copybut" id="copybut49489" onclick="doCopy('code49489')"> 代码如下: