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signal の話 或いは Zend Signals とは何か

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第七回闇PHP勉強会

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signal の話 或いは Zend Signals とは何か 2016/12/11 第七回闇PHP勉強会 do_aki updated 2016-12-13
@do_aki ＠do_aki http://do-aki.net/
signal とは • UNIX系OS に古くからあるプロセス間通信の 一つ • プロセスがシグナル(実態は整数) を受信す ると、あらかじめ設定した処理(シグナルハ ンドラ)が実行される（乱暴に言えば割り込 みが発生する） • シグナルハンドラが設定されてないシグナル は、無視されるかあるいは既定の動きをする （その多くはプログラムの終了）
php においては • pcntl 拡張を利用することで signal 処 理を管理することが可能 • pcntl_signal(signo, callback)
pcntl_signal の利用例<?php declare(ticks=1); $signal_callback_function = function ($signo) { echo "receive signal: {$signo}¥n"; exit; }; pcntl_signal(SIGINT, $signal_callback_function); while(1) { sleep(1); } // 通常の動きだけでは永久ループ // Ctrl + C 押下で、 "receive signal: 2" を出力して終了
pcntl による signal 処理 これは単純に “シグナルを受信したら callback が実行される” というものではない
pcntl_signal が行うこと • signal_table に シグナル番号とコール バック関数を登録 • 該当シグナル番号に対するシグナルハン ドラとして pcntl_signal_handler を (実行環境に対して) 登録 • 実際にコールバック関数を呼ぶのは pcntl_signal_dispatch
signal handling pcntl_signal_handler signo pcntl_signal_dispatch SIGHUP funcA SIGINT funcB SIGALRM funcC …… signal table lookup & call signo pending signal queue [receive signal] [tick or vm_interrupt]
シグナルハンドラの制約 • どんなタイミングであっても呼ばれる可能性 がある – 当然 php のスタックフレームは無視 • 呼び出し可能なシステムコールが限られる – man signal 7 を参照 最小限の処理(受信したことの記録) だけ 行い、あとから適切なタイミングでコール バックを実行(dispatch)している なので
tick による dispatch • declare(ticks = N); // (N >= 1) – N個の tick 可能命令ごとに ZEND_TICKS opcode が発行される – 詳しくは以前書いた記事を参照 http://d.hatena.ne.jp/do_aki/20151204/14491 97226 • ticks=1 ならば、だいたい php スクリプト1行 ごとに発行されてる – 1行ごとに pcntl_signal_dispatch が呼ばれるイ メージ • ファイル単位で、コンパイル時に影響 – ticks 指定忘れるとシグナルコールバックされない
vm_interrupt による dispatch • pcntl_async_signals(true); // 7.1~ – declare(ticks=1) が不要になる – pcntl_signal_handler が EG(vm_interrupt) = 1 するようになる • EG(vm_interrupt) が 1 の場合、 PHP VM は、 zend_interrupt_function (関数ポインタ) を呼ぶ – Opcode ひとつ処理するたびにチェックしている – pcntl の MINIT で zend_interrupt_function = pcntl_interrupt_function してて、このなかで pcntl_signal_dispatch を呼ぶ – ZEND_TICKS Opcode で毎回呼ばれるよりも低コスト – (async_signals しなくても pcntl 以外が vm_interrupt をセットすれば dispatch される気がする)
dispatch by vm_interrupt pcntl_signal_handler pcntl_signal_dispatch [receive signal] EG(vm_in terrupt) PHP VM zend_interrupt_function = pcntl_interrupt_function [each opcode] set1
EG(vm_interrupt) • 元は Safe timeout handling により導入 された仕組み • EG(vm_interrupt) かつ EG(timed_out) ならば (zend_interrupt_function ではなく) zend_timeout(0) を呼ぶ(おそらくこちらが本命) • EG(timed_out) は php スクリプトの実行 時間が max_execution_time を超えたとき に設定される
max_execution_time の実装 • setitimer (ITIMER_PROF)を利用 (!WIN32) – プログラムの実行時間が指定時間経過すると SIGPROF が飛ぶ – php に kill –PROF すると終了する • zend engine でシグナルハンドラ を設定し てる – 7.0まで: signalシステムコールを利用 (直接 zend_timeout が呼ばれてた) – 7.1から: zend_signalを利用 (ZEND_SIGNALS) (zend_timeout_handler) この中で EG(timed_out) = 1
Safe timeout handling zend_timeout_ handler PHP VM zend_timeout set1 zend_timeout ~7.0 (or !ZEND_SIGNALS) 7.1~ (with ZEND_SIGNALS) EG(vm_in terrupt) EG(timed _out)
ZEND_SIGNALS • ZendEngineやSAPI,拡張 と 実行環境 の間に作ら れた signal 処理の中間層 – 環境依存な signal 処理を画一的に扱うための仕組み – 7.1 から デフォルトで有効 • php スクリプトにおける pcntl のようなものを、 C言語で(コアや拡張向けに) 提供した感じ – zend_signal によって実行環境に登録されるシグナル ハンドラは zend_signal_handler_defer に統一さ れる (シグナルハンドラとして指定した関数はここか ら間接的に呼ばれる)
Deferred Signals • ZEND_SIGNAL_BLOCK_INTERRUPTIONS (= HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS) により、 シグナルハンドラの実行を延期することが可 能 – 現状使ってるのは opcache のみ – 解放は ZEND_SIGNAL_UNBLOCK_INTERRUPTIONS – シグナルハンドラの実行タイミングを制御するこ とで、共有メモリ操作時の不安定な動きを解消し ている（らしい） – 以前はメモリ操作周りでも利用されていたが、 7.0 でのメモリマネージャ刷新によって不要に なった？
ZEND SIGNALS zend_signal_handler_defer 1 handler1 2 hanlder2 3 hanlder3 …… SIGG(handlers) zend signal queue signo signal blocked (HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS) signal unblocked HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS signo callzend_signal_handler
まとめ – pcntl signal – EG(vm_interrupt) – Safe timeout handling – ZEND_SIGNALS • について話しました • 7.1 で php における signal 処理はだいぶ大き く変容します – おそらく ふつーに php スクリプト書いている人に は気づかれないような変化。 けど、これにより安定化とパフォーマンス向上が図 られているのです
参照 • Zend Signal Handling – https://wiki.php.net/rfc/zendsignals – https://github.com/php/php- src/commit/939875133a2c389d621a9999a8ede3ddbc9b6637 • Asynchronous Signal Handling (without TICKs) – https://wiki.php.net/rfc/async_signals – https://github.com/php/php- src/commit/c03ccfe78d6b13cab9546efb616a42a8f3e8a4e0 • Safe execution timeout handling – https://www.mail-archive.com/internals@lists.php.net/msg76907.html – https://github.com/php/php-src/pull/1876 • Enable Zend Signals by Default – https://www.mail-archive.com/internals@lists.php.net/msg86428.html

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signal の話 或いは Zend Signals とは何か

  • 1. signal の話 或いは Zend Signals とは何か 2016/12/11 第七回闇PHP勉強会 do_aki updated 2016-12-13
  • 3. signal とは • UNIX系OS に古くからあるプロセス間通信の 一つ • プロセスがシグナル(実態は整数) を受信す ると、あらかじめ設定した処理(シグナルハ ンドラ)が実行される（乱暴に言えば割り込 みが発生する） • シグナルハンドラが設定されてないシグナル は、無視されるかあるいは既定の動きをする （その多くはプログラムの終了）
  • 4. php においては • pcntl 拡張を利用することで signal 処 理を管理することが可能 • pcntl_signal(signo, callback)
  • 5. pcntl_signal の利用例<?php declare(ticks=1); $signal_callback_function = function ($signo) { echo "receive signal: {$signo}¥n"; exit; }; pcntl_signal(SIGINT, $signal_callback_function); while(1) { sleep(1); } // 通常の動きだけでは永久ループ // Ctrl + C 押下で、 "receive signal: 2" を出力して終了
  • 6. pcntl による signal 処理 これは単純に “シグナルを受信したら callback が実行される” というものではない
  • 7. pcntl_signal が行うこと • signal_table に シグナル番号とコール バック関数を登録 • 該当シグナル番号に対するシグナルハン ドラとして pcntl_signal_handler を (実行環境に対して) 登録 • 実際にコールバック関数を呼ぶのは pcntl_signal_dispatch
  • 8. signal handling pcntl_signal_handler signo pcntl_signal_dispatch SIGHUP funcA SIGINT funcB SIGALRM funcC …… signal table lookup & call signo pending signal queue [receive signal] [tick or vm_interrupt]
  • 9. シグナルハンドラの制約 • どんなタイミングであっても呼ばれる可能性 がある – 当然 php のスタックフレームは無視 • 呼び出し可能なシステムコールが限られる – man signal 7 を参照 最小限の処理(受信したことの記録) だけ 行い、あとから適切なタイミングでコール バックを実行(dispatch)している なので
  • 10. tick による dispatch • declare(ticks = N); // (N >= 1) – N個の tick 可能命令ごとに ZEND_TICKS opcode が発行される – 詳しくは以前書いた記事を参照 http://d.hatena.ne.jp/do_aki/20151204/14491 97226 • ticks=1 ならば、だいたい php スクリプト1行 ごとに発行されてる – 1行ごとに pcntl_signal_dispatch が呼ばれるイ メージ • ファイル単位で、コンパイル時に影響 – ticks 指定忘れるとシグナルコールバックされない
  • 11. vm_interrupt による dispatch • pcntl_async_signals(true); // 7.1~ – declare(ticks=1) が不要になる – pcntl_signal_handler が EG(vm_interrupt) = 1 するようになる • EG(vm_interrupt) が 1 の場合、 PHP VM は、 zend_interrupt_function (関数ポインタ) を呼ぶ – Opcode ひとつ処理するたびにチェックしている – pcntl の MINIT で zend_interrupt_function = pcntl_interrupt_function してて、このなかで pcntl_signal_dispatch を呼ぶ – ZEND_TICKS Opcode で毎回呼ばれるよりも低コスト – (async_signals しなくても pcntl 以外が vm_interrupt をセットすれば dispatch される気がする)
  • 12. dispatch by vm_interrupt pcntl_signal_handler pcntl_signal_dispatch [receive signal] EG(vm_in terrupt) PHP VM zend_interrupt_function = pcntl_interrupt_function [each opcode] set1
  • 13. EG(vm_interrupt) • 元は Safe timeout handling により導入 された仕組み • EG(vm_interrupt) かつ EG(timed_out) ならば (zend_interrupt_function ではなく) zend_timeout(0) を呼ぶ(おそらくこちらが本命) • EG(timed_out) は php スクリプトの実行 時間が max_execution_time を超えたとき に設定される
  • 14. max_execution_time の実装 • setitimer (ITIMER_PROF)を利用 (!WIN32) – プログラムの実行時間が指定時間経過すると SIGPROF が飛ぶ – php に kill –PROF すると終了する • zend engine でシグナルハンドラ を設定し てる – 7.0まで: signalシステムコールを利用 (直接 zend_timeout が呼ばれてた) – 7.1から: zend_signalを利用 (ZEND_SIGNALS) (zend_timeout_handler) この中で EG(timed_out) = 1
  • 15. Safe timeout handling zend_timeout_ handler PHP VM zend_timeout set1 zend_timeout ~7.0 (or !ZEND_SIGNALS) 7.1~ (with ZEND_SIGNALS) EG(vm_in terrupt) EG(timed _out)
  • 16. ZEND_SIGNALS • ZendEngineやSAPI,拡張 と 実行環境 の間に作ら れた signal 処理の中間層 – 環境依存な signal 処理を画一的に扱うための仕組み – 7.1 から デフォルトで有効 • php スクリプトにおける pcntl のようなものを、 C言語で(コアや拡張向けに) 提供した感じ – zend_signal によって実行環境に登録されるシグナル ハンドラは zend_signal_handler_defer に統一さ れる (シグナルハンドラとして指定した関数はここか ら間接的に呼ばれる)
  • 17. Deferred Signals • ZEND_SIGNAL_BLOCK_INTERRUPTIONS (= HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS) により、 シグナルハンドラの実行を延期することが可 能 – 現状使ってるのは opcache のみ – 解放は ZEND_SIGNAL_UNBLOCK_INTERRUPTIONS – シグナルハンドラの実行タイミングを制御するこ とで、共有メモリ操作時の不安定な動きを解消し ている（らしい） – 以前はメモリ操作周りでも利用されていたが、 7.0 でのメモリマネージャ刷新によって不要に なった？
  • 18. ZEND SIGNALS zend_signal_handler_defer 1 handler1 2 hanlder2 3 hanlder3 …… SIGG(handlers) zend signal queue signo signal blocked (HANDLE_BLOCK_INTERRUPTIONS) signal unblocked HANDLE_UNBLOCK_INTERRUPTIONS signo callzend_signal_handler
  • 19. まとめ – pcntl signal – EG(vm_interrupt) – Safe timeout handling – ZEND_SIGNALS • について話しました • 7.1 で php における signal 処理はだいぶ大き く変容します – おそらく ふつーに php スクリプト書いている人に は気づかれないような変化。 けど、これにより安定化とパフォーマンス向上が図 られているのです
  • 20. 参照 • Zend Signal Handling – https://wiki.php.net/rfc/zendsignals – https://github.com/php/php- src/commit/939875133a2c389d621a9999a8ede3ddbc9b6637 • Asynchronous Signal Handling (without TICKs) – https://wiki.php.net/rfc/async_signals – https://github.com/php/php- src/commit/c03ccfe78d6b13cab9546efb616a42a8f3e8a4e0 • Safe execution timeout handling – https://www.mail-archive.com/internals@lists.php.net/msg76907.html – https://github.com/php/php-src/pull/1876 • Enable Zend Signals by Default – https://www.mail-archive.com/internals@lists.php.net/msg86428.html

Editor's Notes

  • #9: process が signal を受け取ると、 pcntl_signal_handler が受け取る。 signal handler は実行できることが限られるため、任意の処理を行えないようにしている。 tick あるいは pcntl_signal_dispatch php 関数が呼ばれると、 pcntl_signal_dispatch C関数が呼ばれ、 pending signal queue から一つずつ 受信した signal 番号を取り出し、signal table に登録されている関数を callback する。 7.1からは、環境が siginfo に対応している場合には siginfo (シグナルの呼び出し元pidやuid 等の詳細情報)も保持する。、 これを array に変換したものが pcntl_signal で設定した callback 関数の第2引数として渡ってくる (まだドキュメントにはない)