当cpu飙升时，找出php中可能有问题的代码行

标签：   cpu

   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

您可能还对下面的文章感兴趣：

1. 写Java也得了解CPU缓存 [2014-04-13 22:39:18]
2. 大量小包的CPU密集型系统调优案例一则 [2014-03-20 23:00:07]
3. Linux如何统计进程的CPU利用率 [2013-11-01 13:59:43]
4. 7个示例科普CPU Cache [2013-07-30 13:36:38]
5. Linux下CPU的利用率 [2013-07-15 13:25:03]
6. 玩转CPU Topology [2012-12-07 13:54:53]
7. 进程运行于不同的 CPU 核 [2012-11-02 13:14:28]
8. 从Java视角理解CPU上下文切换(Context Switch) [2012-05-08 00:02:08]
9. 查看 CPU, Memory, I/O and NetFlow [2011-06-23 13:49:53]
10. ubuntu10.10 使用mrtg监控服务器的cpu、内存、网络等等情况 [2011-01-30 19:36:22]
11. Linux 查看机器配置信息 [2011-01-23 23:09:13]
12. 解剖CPU [2010-11-14 09:01:00]
13. oracle数据库的CPU/IO信息采集 [2010-11-07 22:42:09]
14. 如何查看Linux 硬件配置信息 [2010-03-24 22:28:11]
15. Linux下进程绑定多CPU运行 [2009-12-18 09:33:13]
16. 利用taskset有效控制cpu资源 [2009-11-11 23:48:48]
17. 新型高性能服务器CPU酷睿i5和酷睿i7 [2009-11-03 11:57:32]