PHP FFI详解-一种全新的PHP扩展方式

时间  2020-11-10
标签 php html mysql laravel git github sql shell api 安全 栏目 PHP 繁體版
原文   原文链接

随着PHP7.4而来的有一个我认为很是有用的一个扩展：PHP FFI（Foreign Function interface），引用一段PHP FFI RFC中的一段描述：php

对于PHP，FFI提供了一种在纯PHP中编写PHP扩展和对C库的绑定的方法。

是的，FFI提供了高级语言直接的互相调用，而对于PHP而言，FFI让咱们能够方便的调用C语言写的各类库。html

其实现有大量的PHP扩展是对一些已有的C库的包装，某些经常使用的mysqli，curl，gettext等，PECL中也有大量的相似扩展。mysql

传统的方式，当咱们须要用一些已有的C语言的库的能力的时候，咱们须要用C语言写包装器，把他们包装成扩展，这个过程当中就须要你们去学习PHP的扩展怎么写，固然如今也有一些方便的方式，某种Zephir。但总仍是有一些学习成本的，而有了FFI以后，咱们就能够直接在PHP脚本中调用C语言写的库中的函数了。laravel

而C语言几十年的历史中，积累积累的优秀的库，FFI直接让咱们能够方便的享受这个庞大的资源了。git

言归正传，今天我用一个例子来介绍，咱们如何使用PHP来调用libcurl，来抓取一个网页的内容，为何要用libcurl呢？PHP不是已经有了curl扩展了么？嗯，首先由于libcurl的api我比较熟，其次呢，正是由于有了，才好对比，传统扩展方式和FFI方式直接的易用性不是？github

首先，某些咱们就拿当前你看的这篇文章为例，我如今须要写一段代码来抓取它的内容，若是用传统的PHP的curl扩展，咱们大概会这么写：sql

<？php
 
$ url  =  “ https://www.laruence.com/2020/03/11/5475.html” ;
$ ch  =  curl_init （）;
 
curl_setopt （$ ch ， CURLOPT_URL ， $ url ）;
curl_setopt （$ ch ， CURLOPT_SSL_VERIFYPEER ， 0 ）;
 
curl_exec （$ ch ）;
 
curl_close （$ ch ）;

（由于个人网站是https的，因此会多一个设置SSL_VERIFYPEER的操做）那若是是用FFI呢？shell

首先要启用PHP7.4的ext / ffi，须要注意的是PHP-FFI要求libffi-3以上。api

而后，咱们须要告诉PHP FFI咱们要调用的函数原型是咋样的，这个咱们可使用FFI :: cdef，它的原型是：安全

FFI :: cdef （[ string $ cdef  =  “”  [， string $ lib  = null ]]）： FFI

在字符串$ cdef中，咱们能够写C语言函数式申明，FFI会parse它，了解到咱们要在字符串$ lib这个库中调用的函数的签名是啥样的，在这个例子中，咱们用到三一个libcurl的函数，它们的申明咱们均可以在libcurl的文档里找到，某些关于curl_easy_init。

具体到这个例子，咱们写一个curl.php，包含全部要申明的东西，代码以下：

$ libcurl  = FFI :: cdef （<<< CTYPE
无效* curl_easy_init （）;
int curl_easy_setopt （ void * curl ， int选项， ...）;
int curl_easy_perform （ void * curl ）;
void curl_easy_cleanup （ void * handle ）;
类型
 ， “ libcurl.so”
 ）;

这里有个地方是，文档中写的是返回值是CURL *，但事实上由于咱们的示例中不会解引用它，只是传递，那就避免麻烦就用void *代替。

然而还有个麻烦的事情是，PHP预约义好了：

<？php
const CURLOPT_URL =  10002 ;
const CURLOPT_SSL_VERIFYPEER =  64 ;
 
$ libcurl  = FFI :: cdef （<<< CTYPE
无效* curl_easy_init （）;
int curl_easy_setopt （ void * curl ， int选项， ...）;
int curl_easy_perform （ void * curl ）;
void curl_easy_cleanup （ void * handle ）;
类型
 ， “ libcurl.so”
 ）;

好了，定义部分就算完成了，如今咱们完成实际逻辑部分，整个下来的代码会是：

<？php
须要 “ curl.php” ；
 
$ url  =  “ https://www.laruence.com/2020/03/11/5475.html” ;
 
$ ch  =  $ libcurl- > curl_easy_init （）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_URL ， $ url ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_SSL_VERIFYPEER ， 0 ）;
 
$ libcurl- > curl_easy_perform （$ ch ）;
 
$ libcurl- > curl_easy_cleanup （$ ch ）;

怎么样，比例使用curl扩展的方式，是否是同样简练呢？

接下来，咱们稍微弄的复杂一点，也直到，若是咱们不想要结果直接输出，而是返回成一个字符串呢，对于PHP的curl扩展来讲，咱们只须要调用curl_setop把CURLOPT_RETURNTRANSFER为1，但在libcurl中其实并无直接返回字符串的能力，或者提供了一个WRITEFUNCTION的替代函数，在有数据返回的时候，libcurl会调用这个函数，实际上PHP curl扩展也是这样作的。

目前咱们并不能直接把一个PHP函数做为附加函数经过FFI传递给libcurl，那咱们都有俩种方式来作：

1.采用WRITEDATA，默认的libcurl会调用fwrite做为一个变量函数，而咱们能够经过WRITEDATA给libcurl一个fd，让它不要写入stdout，而是写入到这个fd
2.咱们本身编写一个C到简单函数，经过FFI日期进来，传递给libcurl。

咱们先用第一种方式，首先咱们须要使用fopen，此次咱们经过定义一个C的头文件来申明原型（file.h）：

void * fopen （ char *文件名， char *模式）;
void fclose （ void * fp ）;

像file.h同样，咱们把全部的libcurl的函数申明也放到curl.h中去

＃定义 FFI_LIB “libcurl.so”
 
无效 * curl_easy_init （）;
int  curl_easy_setopt （void  * curl ， int选项， ...）;
int  curl_easy_perform （void  * curl ）;
void  curl_easy_cleanup （CURL * handle ）;

而后咱们就可使用FFI :: load来加载.h文件：

静态 函数 加载（字符串$ filename ）： FFI ；

可是怎么告诉FFI加载那个对应的库呢？如上面，咱们经过定义了一个FFI_LIB的宏，来告诉FFI这些函数来自libcurl.so，当咱们用FFI :: load加载这个h文件的时候，PHP FFI就会自动加载libcurl.so

那为何fopen不须要指定加载库呢，那是由于FFI也会在变量符号表中查找符号，而fopen是一个标准库函数，它早就存在了。

好，如今整个代码会是：

<？php
const CURLOPT_URL =  10002 ;
const CURLOPT_SSL_VERIFYPEER =  64 ;
const CURLOPT_WRITEDATA =  10001 ;
 
$ libc  = FFI :: load （“ file.h” ）;
$ libcurl  = FFI :: load （“ curl.h” ）;
 
$ url  =  “ https://www.laruence.com/2020/03/11/5475.html” ;
$ tmpfile  =  “ /tmp/tmpfile.out” ;
 
$ ch  =  $ libcurl- > curl_easy_init （）;
$ fp  =  $ libc- > fopen （$ tmpfile ， “ a” ）;
 
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_URL ， $ url ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_SSL_VERIFYPEER ， 0 ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_WRITEDATA ， $ fp ）;
$ libcurl- > curl_easy_perform （$ ch ）;
 
$ libcurl- > curl_easy_cleanup （$ ch ）;
 
$ libc- > fclose （$ fp ）;
 
$ ret  =  file_get_contents （$ tmpfile ）;
@unlink （$ tmpfile ）;

但这种方式呢就是须要一个临时的中转文件，仍是不够优雅，如今咱们用第二种方式，要用第二种方式，咱们须要本身用C写一个替代函数传递给libcurl：

#include  <stdlib.h>
#include  <string.h>
#include  “ write.h”
 
size_t own_writefunc （void * ptr ，size_t size ，size_t nmember ，void * data ）{         
        own_write_data * d = （ own_write_data *）数据；  
        size_t  total =大小* nmember ;
 
        若是 （ d- > buf == NULL ） {
                d- > buf =  malloc （ total ）;
                若是 （ d- > buf == NULL ） {
                        返回 0 ;
                }
                d- > size = total ;
                memcpy （ d- > buf ， ptr ， total ）;
        }  其余 {
                d- > buf =从新 分配（ d- > buf ， d- > size + total ）;
                若是 （ d- > buf == NULL ） {
                        返回 0 ;
                }
                memcpy （ d- > buf + d- > size ， ptr ， total ）;
                d- > size + = total ;
        }
 
        回报总额;
}
 
无效 *  init （） {
        return  ＆ own_writefunc ;
}

注意此处的初始函数，由于在PHP FFI中，就目前的版本（2020-03-11）咱们没有办法直接得到一个函数指针，因此咱们定义了这个函数，返回own_writefunc的地址。

最后咱们定义上面用到的头文件write.h：

＃定义 FFI_LIB “write.so”
 
typedef  struct _writedata {  
        无效 * buf ;
        size_t 大小;
} own_write_data ;
 
无效 * init （）;

注意到咱们在头文件中也定义了FFI_LIB，这样这个头文件就能够同时被write.c和接下来咱们的PHP FFI共同使用了。

而后咱们编译write函数为一个动态库：

gcc -O2 -fPIC -shared -g write.c -o write.so

好了，如今整个的代码会变成：

<？php
const CURLOPT_URL =  10002 ;
const CURLOPT_SSL_VERIFYPEER =  64 ;
const CURLOPT_WRITEDATA =  10001 ;
const CURLOPT_WRITEFUNCTION =  20011 ;
 
$ libcurl  = FFI :: load （“ curl.h” ）;
$ write   = FFI :: load （“ write.h” ）;
 
$ url  =  “ https://www.laruence.com/2020/03/11/5475.html” ;
 
$ data  =  $ write- > new （“ own_write_data” ）;
 
$ ch  =  $ libcurl- > curl_easy_init （）;
 
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_URL ， $ url ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_SSL_VERIFYPEER ， 0 ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_WRITEDATA ， FFI :: addr （$ data ））; 复制代码
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_WRITEFUNCTION ， $ write- > init （））;
$ libcurl- > curl_easy_perform （$ ch ）;
 
$ libcurl- > curl_easy_cleanup （$ ch ）;
 
ret = FFI :: 字符串（$ data- > buf ， $ data- > size ）;

此处，咱们使用FFI :: new（$ write-> new）来分配了一个结构_write_data的内存：

函数 FFI :: 新（混合$ type  [， bool $ own  = true [， bool $ persistent  = false ]]）： FFI \ CData

$ own表示这个内存管理是否采用PHP的内存管理，有时的状况下，咱们申请的内存会通过PHP的生命周期管理，不须要主动释放，可是有的时候你也可能但愿本身管理，那么能够设置$ own为flase，那么在适当的时候，你须要调用FFI :: free去主动释放。

而后咱们把$ data做为WRITEDATA传递给libcurl，这里咱们使用了FFI :: addr来获取$ data的实际内存地址：

静态 函数 地址（ FFI \ CData $ cdata ）： FFI \ CData ;

而后咱们把own_write_func做为WRITEFUNCTION传递给了libcurl，这样再有返回的时候，libcurl就会调用咱们的own_write_func来处理返回，同时会把write_data做为自定义参数传递给咱们的替代函数。

最后咱们使用了FFI :: string来把一段内存转换成PHP的string：

静态 函数 FFI :: 字符串（ FFI \ CData $ src  [， int $ size ]）：字符串

当不提供$ size的时候，FFI :: string会在遇到Null-byte的时候中止。

好了，跑一下吧？

然而毕竟直接在PHP中每次请求都加载so的话，会是一个很大的性能问题，因此咱们也能够采用preload的方式，这种模式下，咱们经过opcache.preload来在PHP启动的时候就加载好：

ffi.enable = 1
opcache.preload = ffi_preload.inc

ffi_preload.inc：

<？php
FFI :: load （“ curl.h” ）;
FFI :: load （“ write.h” ）;

但咱们引用加载的FFI呢？所以咱们须要修改一下这俩个.h头文件，加入FFI_SCOPE，好比curl.h：

＃定义 FFI_LIB “libcurl.so”
＃定义 FFI_SCOPE “的libcurl”
 
无效 * curl_easy_init （）;
int  curl_easy_setopt （void  * curl ， int选项， ...）;
int  curl_easy_perform （void  * curl ）;
void  curl_easy_cleanup （void  * handle ）;

对应的咱们给write.h也加入FFI_SCOPE为“ write”，而后咱们的脚本如今看起来应该是这样的：

<？php
const CURLOPT_URL =  10002 ;
const CURLOPT_SSL_VERIFYPEER =  64 ;
const CURLOPT_WRITEDATA =  10001 ;
const CURLOPT_WRITEFUNCTION =  20011 ;
 
$ libcurl  = FFI :: 范围（“ libcurl” ）;
$ write   = FFI :: 范围（“ write” ）;
 
$ url  =  “ https://www.laruence.com/2020/03/11/5475.html” ;
 
$ data  =  $ write- > new （“ own_write_data” ）;
 
$ ch  =  $ libcurl- > curl_easy_init （）;
 
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_URL ， $ url ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_SSL_VERIFYPEER ， 0 ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_WRITEDATA ， FFI :: addr （$ data ））; 复制代码
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT_WRITEFUNCTION ， $ write- > init （））;
$ libcurl- > curl_easy_perform （$ ch ）;
 
$ libcurl- > curl_easy_cleanup （$ ch ）;
 
ret = FFI :: 字符串（$ data- > buf ， $ data- > size ）;

也就是，咱们如今使用FFI :: scope来代替FFI :: load，引用对应的函数。

静态 函数 范围（字符串$ name ）： FFI ;

而后还有另一个问题，FFI虽然给了咱们很大的规模，可是毕竟直接调用C库函数，仍是很是具备风险性的，咱们应该只容许用户调用咱们确认过的函数，因而，ffi.enable = preload就该上场了，当咱们设置ffi.enable = preload的话，那就只有在opcache.preload的脚本中的函数才能调用FFI，而用户写的函数是没有办法直接调用的。

咱们稍微修改下ffi_preload.inc变成ffi_safe_preload.inc

<？php
CURLOPT 类{
     const URL =  10002 ;
     const SSL_VERIFYHOST =  81 ;
     const SSL_VERIFYPEER =  64 ;
     const WRITEDATA =  10001 ;
     const WRITEFUNCTION =  20011 ;
}
 
FFI :: load （“ curl.h” ）;
FFI :: load （“ write.h” ）;
 
函数 get_libcurl （） ： FFI {
     返回 FFI :: 范围（“ libcurl” ）;
}
 
函数 get_write_data （$ write ） ： FFI \ CData {
     返回 $ write- > new （“ own_write_data” ）;
}
 
函数 get_write （） ： FFI {
     返回 FFI :: 范围（“ write” ）;
}
 
函数 get_data_addr （$ data ） ： FFI \ CData {
     返回 FFI :: addr （$ data ）;
}
 
函数 paser_libcurl_ret （$ data ） ：字符串{
     返回 FFI :: 字符串（$ data- > buf ， $ data- > size ）;
}

也就是，咱们把全部会调用FFI API的函数都定义在preload脚本中，而后咱们的示例会变成（ffi_safe.php）：

<？php
$ libcurl  =  get_libcurl （）;
$ write   =   get_write （）;
$ data  =  get_write_data （$ write ）;
 
$ url  =  “ https://www.laruence.com/2020/03/11/5475.html” ;
 
 
$ ch  =  $ libcurl- > curl_easy_init （）;
 
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT :: URL ， $ url ）;复制代码
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT :: SSL_VERIFYPEER ， 0 ）;
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT :: WRITEDATA ， get_data_addr （$ data ））;复制代码
$ libcurl- > curl_easy_setopt （$ ch ， CURLOPT :: WRITEFUNCTION ， $ write- > init （））;
$ libcurl- > curl_easy_perform （$ ch ）;
 
$ libcurl- > curl_easy_cleanup （$ ch ）;
 
$ ret  =  paser_libcurl_ret （$ data ）;

这样一来经过ffi.enable = preload，咱们就能够限制，全部的FFI API只能被咱们可控制的preload脚本调用，用户不能直接调用。从而咱们能够在这些函数内部作好适当的安全保证工做，从而保证必定的安全性。

好了，经历了这个例子，你们应该对FFI有一个比较深刻的理解了，详细的PHP API说明，你们能够参考：PHP-FFI Manual，有兴趣的话，就去找一个C库，试试吧？

本文的例子，你能够在个人github上下载到：FFI example

最后仍是多说一句，示例只是为了演示功能，因此省掉了不少错误分支的判断捕获，你们本身写的时候仍是要加入。毕竟使用FFI的话，会让你会有1000种方式让PHP segfault崩溃，因此要当心。

以上内容但愿帮助到你们，不少PHPer在进阶的时候总会遇到一些问题和瓶颈，业务代码写多了没有方向感，不知道该从那里入手去提高，对此我整理了一些资料，包括但不限于：分布式架构、高可扩展、高性能、高并发、服务器性能调优、TP6，laravel，YII2，Redis，Swoole、Swoft、Kafka、Mysql优化、shell脚本、Docker、微服务、Nginx等多个知识点高级进阶干货须要的能够免费分享给你们，须要请戳这里

相关文章
相关标签/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公众号
   欢迎关注本站公众号,获取更多信息
联系我们 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程