当cpu飙升时,找出php中可能有问题的代码行

当你发现一个平时占用cpu比较少的进程突然间占用cpu接近100%时,你如何找到导致cpu飙升的原因?我的思路是,首先找到进程正在执行的代码行,从而确定可能有问题的代码段。然后,再仔细分析有问题的代码段,从而找出原因。

如果你的程序使用的是c、c++编写,那么你可以很容易的找到正在执行的代码行。但是,程序是php编写的,如何找到可能有问题的代码行呢?这个问题就是本文要解决的问题。

背景知识:

大家都知道php是一个解释性语言。用户编写的php代码会生成opcode,由解释器引擎去解释执行。在解释执行过程中,有一个全局变量包含了执行过 程中用到的各种数据。它就是executor_globals。在源码的Zend/zend_globals.h 文件中可以找到他的类型定义。

struct _zend_executor_globals {
    zval **return_value_ptr_ptr;

    zval uninitialized_zval;
    zval *uninitialized_zval_ptr;

    zval error_zval;
    zval *error_zval_ptr;

    zend_ptr_stack arg_types_stack;

    /* symbol table cache */
    HashTable *symtable_cache[SYMTABLE_CACHE_SIZE];
    HashTable **symtable_cache_limit;
    HashTable **symtable_cache_ptr;

    zend_op **opline_ptr;

    HashTable *active_symbol_table;
    HashTable symbol_table;     /* main symbol table */

    HashTable included_files;   /* files already included */

    JMP_BUF *bailout;

    int error_reporting;
    int orig_error_reporting;
    int exit_status;

    zend_op_array *active_op_array;

    HashTable *function_table;  /* function symbol table */
    HashTable *class_table;     /* class table */
    HashTable *zend_constants;  /* constants table */

    zend_class_entry *scope;
    zend_class_entry *called_scope; /* Scope of the calling class */

    zval *This;

    long precision;

    int ticks_count;

    zend_bool in_execution;
    HashTable *in_autoload;
    zend_function *autoload_func;
    zend_bool full_tables_cleanup;

    /* for extended information support */
    zend_bool no_extensions;

#ifdef ZEND_WIN32
    zend_bool timed_out;
    OSVERSIONINFOEX windows_version_info;
#endif

    HashTable regular_list;
    HashTable persistent_list;

    zend_vm_stack argument_stack;

    int user_error_handler_error_reporting;
    zval *user_error_handler;
    zval *user_exception_handler;
    zend_stack user_error_handlers_error_reporting;
    zend_ptr_stack user_error_handlers;
    zend_ptr_stack user_exception_handlers;

    zend_error_handling_t  error_handling;
    zend_class_entry      *exception_class;

    /* timeout support */
    int timeout_seconds;

    int lambda_count;

    HashTable *ini_directives;
    HashTable *modified_ini_directives;

    zend_objects_store objects_store;
    zval *exception, *prev_exception;
    zend_op *opline_before_exception;
    zend_op exception_op[3];

    struct _zend_execute_data *current_execute_data;

    struct _zend_module_entry *current_module;

    zend_property_info std_property_info;

    zend_bool active; 

    void *saved_fpu_cw;

    void *reserved[ZEND_MAX_RESERVED_RESOURCES];
};

这里我们只说两个对我们比较重要的变量,active_op_array 和 current_execute_data。

active_op_array变量中保存了引擎正在执行的op_array( 想了解什么是op_array请点击查看)。在Zend/zend_compile.h中有关于op_array的数据类型的定义。

struct _zend_op_array {
    /* Common elements */
    zend_uchar type;
    char *function_name;        
    zend_class_entry *scope;
    zend_uint fn_flags;
    union _zend_function *prototype;
    zend_uint num_args;
    zend_uint required_num_args;
    zend_arg_info *arg_info;
    zend_bool pass_rest_by_reference;
    unsigned char return_reference;
    /* END of common elements */

    zend_bool done_pass_two;

    zend_uint *refcount;

    zend_op *opcodes;
    zend_uint last, size;

    zend_compiled_variable *vars;
    int last_var, size_var;

    zend_uint T;

    zend_brk_cont_element *brk_cont_array;
    int last_brk_cont;
    int current_brk_cont;

    zend_try_catch_element *try_catch_array;
    int last_try_catch;

    /* static variables support */
    HashTable *static_variables;

    zend_op *start_op;
    int backpatch_count;

    zend_uint this_var;

    char *filename;
    zend_uint line_start;
    zend_uint line_end;
    char *doc_comment;
    zend_uint doc_comment_len;
    zend_uint early_binding; /* the linked list of delayed declarations */

    void *reserved[ZEND_MAX_RESERVED_RESOURCES];
};

看完定义,就不用我多说了把。定义中,filename和 function_name分别保存了正在执行的文件名和方法名。

current_execute_data保存了正在执行的op_array的execute_data。execute_data保存了每个op_array执行过程中的一些数据。其定义在,Zend/zend_compile.h:

struct _zend_execute_data {  
    struct _zend_op *opline;  
    zend_function_state function_state;  
    zend_function *fbc; /* Function Being Called */ 
    zend_class_entry *called_scope;  
    zend_op_array *op_array;  
    zval *object;  
    union _temp_variable *Ts;  
    zval ***CVs;  
    HashTable *symbol_table;  
    struct _zend_execute_data *prev_execute_data;  
    zval *old_error_reporting;  
    zend_bool nested;  
    zval **original_return_value;  
    zend_class_entry *current_scope;  
    zend_class_entry *current_called_scope;  
    zval *current_this;  
    zval *current_object;  
    struct _zend_op *call_opline;  
};

定义中的opline就是正在执行的opcode。opcode的结构定义如下:

struct _zend_op {
    opcode_handler_t handler;
    znode result;
    znode op1;
    znode op2;
    ulong extended_value;
    uint lineno;
    zend_uchar opcode;
};

其中lineno就是opcode所对应的行号。

示例说明:

看完上面的数据结构定义,你是否已经知道如何找php正在执行的文件名,方法名和行号呢?如果还有疑问的话,那就接着看下面的例子。创建一个文件test.php,代码如下:

<?php
function test1(){
        while(true){
              sleep(1);
        }
}
test1();
?>

cli方式执行php脚本,加入执行的进程号为14973。我们使用gdb命令来调试进程。

$sudo gdb -p 14973
(gdb) print (char *)executor_globals.active_op_array->filename
$1 = 0x9853a34 "/home/xinhailong/test/php/test.php"
(gdb) print (char *)executor_globals.active_op_array->function_name
$2 = 0x9854db8 "test1"
(gdb) print executor_globals->current_execute_data->opline->lineno
$3 = 4

很显然,他正在执行第四行的sleep方法。

如果上面的方法你感觉麻烦,那你可以使用.gdbinit文件。这个文件在php源码的根目录下。使用方法如下:

$sudo gdb -p 14973
(gdb) source /home/xinhailong/.gdbinit 
(gdb) zbacktrace
[0xa453f34] sleep(1) /home/xinhailong/test/php/test.php:4 
[0xa453ed0] test1() /home/xinhailong/test/php/test.php:7 
(gdb)

题外话:

从php5.6开始,php中集成了一个phpdbg的工具。可以像gdb调试c语言程序一样,调试php程序。感兴趣的话,可以打开下面的连接看看。

https://wiki.php.net/rfc/phpdbg

http://phpdbg.com/docs

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