php output buffer
2016-03-23
LNMP架构中的输出缓冲区
首先来看一下LNMP架构中涉及输出缓冲区的部分，后面会依次验证：
从图中，可以看出 Nginx层，SAPI层(PHP-FPM)和PHP内核中均有输出缓冲区，由此可见缓冲区是多么重要的一部分。
PHP-FPM 输出缓冲区
探讨下PHP-FPM 中的输出缓冲区，先来设置一个ini配置: output_buffering，把他设置为 0：
; Development Value: 4096
; Production Value: 4096
; http://php.net/output-buffering
output_buffering = 0
设置完这个参数后，便关闭了PHP内核中的默认缓冲区。 来看一段代码，因为nginx中设置的fastcgi buffer的大小是4k，而每次输出的数据都是大于4k的，因此输出不会受到nginx输出缓冲区的影响。
未使用任何flush函数
<?php
/**
* 默认页面
*/
class IndexController extends AbstractController {
public function process() {
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
echo $i;
echo str_repeat(' ', 4096) . "<br />";
sleep(1);
}
exit;
}
}
运行这段代码，预期是每次输出1个数字，可是结果却是每次输出2个数字，即0，1一起输出，2，3一起输出，这是为什么呢？ 由于关闭了PHP内核中的输出缓冲，也没有使用ob_start系列的函数，而且数据量也大于了nginx中的输出缓冲，所以我猜测PHP-FPM中还有一个输出缓冲区,通过查阅fpm的源代码(php-5.6.10/sapi/fpm/fpm/fastcgi.h文件)，我发现在fcgi_request结构中有一个out_buf参数，大小是8k：
typedef struct _fcgi_request {
int listen_socket;
#ifdef _WIN32
int tcp;
#endif
int fd;
int id;
int keep;
int closed;
int in_len;
int in_pad;
fcgi_header *out_hdr;
unsigned char *out_pos;
unsigned char out_buf[1024*8];
unsigned char reserved[sizeof(fcgi_end_request_rec)];
HashTable *env;
} fcgi_request;
于是我觉得这个参数应该就是PHP-FPM中的输出缓冲区大小。 OK，来验证一下，将上面代码中空格的数目改为8192试试，即：
public function process() {
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
echo $i;
echo str_repeat(' ', 8192) . "<br />";
sleep(1);
}
exit;
}
重新请求该页面，果然，现在是每次输出1个数字了，和我预料的一样。
使用ob_flush函数:
public function process() {
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
echo $i;
echo str_repeat(' ', 4096) . "<br />";
ob_flush();
sleep(1);
}
exit;
}
重新请求上面的页面，发现还是每次输出2个数字，说明ob_flush不能刷新PHP-FPM缓冲区。
使用flush函数:
public function process() {
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
echo $i;
echo str_repeat(' ', 4096) . "<br />";
flush();
sleep(1);
}
exit;
}
重新请求上面的页面，每次输出1个数字，说明flush函数可以刷新PHP-FPM缓冲区。
PHP内核默认缓冲区
了解了PHP-FPM中的缓冲区后，来看看PHP内核中的输出缓冲区。 将ini配置中output_buffering设置为16384，即16k，这主要是为了避开PHP-FPM中缓冲区的影响，毕竟PHP-FPM中的缓冲区大小是硬编码的，没法修改配置，只能规避。
未使用任何flush函数
重新请求二(1)中的代码, 页面中每次输出4个数字，说明output_buffering的设置起了作用，4个数字的输出结果就是16k+。
使用ob_flush函数
重新请求二(2)中的代码，页面中每2个数字输出一次，可见output_buffering已经不起作用了，现在只有PHP-FPM中的缓冲区起作用,由此说明ob_flush函数可以刷新PHP内核中的默认输出缓冲区。
使用flush函数
重新请求二(3)中的代码，页面中每4个数字输出一次，这说明flush函数不能刷新PHP内核中默认的输出缓冲区。
同时使用flush和ob_flush函数，即:
public function process() {
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
echo $i;
echo str_repeat(' ', 4096) . "<br />";
ob_flush();
flush();
sleep(1);
}
exit;
正如前面已经得到的结论，ob_flush可以刷新PHP内核中的默认缓冲区，flush可以刷新PHP-FPM中的缓冲区，那么这2个函数一起使用，就可以得到预期的效果了:每次输出1个数字。
至此，已经了解了LNMP输出缓冲区架构图中default Ob到PHP-FPM的部分了。
PHP内核用户自定义缓冲区
PHP内核中，除了默认的输出缓冲区之外，用户也可以自己定义输出缓冲区，也就是ob_系列函数了。 (1)、可以通过ob_start函数激活一个缓冲区，激活的缓存区被压入栈中(OG(handlers))，多次调用ob_start函数会生成一个缓冲区栈。 开启output_buffering配置后，PHP内核默认输出缓冲区处于OG(handlers)的栈底。 (2)、通过ob_get_contents函数可以获取OG(handlers)栈顶部缓冲区(称之为active)的内容。 (3)、通过ob_flush函数可以将active缓冲区的内容冲刷到active缓冲区的上一级缓冲区(栈顶的下一位)，如果active已经处于栈底，那么冲刷active缓冲区会将其内容输出到SAPI(正如在三中所看到的)。 (4)、通过ob_end_flush函数除了将active缓冲区的内容冲刷出去外，还会将当前缓冲区从栈顶弹出。
从(3)(4)中可以看出，如果在代码中使用了嵌套的ob_start，如果还希望，调用完ob_flush和flush的组合之后，就能将PHP中缓冲区的内容输出给Nginx，那么代码中的ob_start函数的数目和ob_end_相关函数的数目应该是一致的,如下简单示例:
public function process() {
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
ob_start();
echo $i;
ob_start();
echo str_repeat(' ', 4096) . "<br />";
ob_end_flush();
ob_end_flush();
ob_flush();
flush();
sleep(1);
}
exit;
}
函数仅用于示例，没有实际意义…. 至此，已经了解了LNMP输出缓冲区架构图中User Ob的部分。
Nginx fastcgi 缓冲区
之前都是关闭了gzip，因为gzip后，数据小于fastcgi的buffer大小，这样的话就没法达到想要的效果，但是关闭gzip就起不到压缩数据的目的了，而且在整个数据的生成过程中，已经有多个buffer了，因此可以关闭nginx的fastcgi buffer了，如下:
fastcgi_buffering off;
运行如下的一段代码:
public function process() {
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
echo $i;
echo str_repeat(' ', 4096) . "<br />";
ob_flush();
flush();
sleep(1);
}
exit;
}
这段代码是可以达到的效果的: 每s输出一个数字! 当然，直接关闭fastcgi_buffer是很不灵活的，因为毕竟有很多请求是不使用bigpipe模式的，还好nginx为提供了一个header头: X-Accel-Buffering,使用这个header头可以不使用buffer，如下:
public function process() {
header('X-Accel-Buffering: no');
for($i = 0; $i < 10; ++$i) {
echo $i;
echo str_repeat(' ', 4096) . "<br />";
ob_flush();
flush();
sleep(1);
}
exit;
}
这样在开启fastcgi_buffer和gzip的情况下面也可以每s输出一个数字。 在代码中始终有补全4k个空格的操作，这是因为有些浏览器接收到这么多数据的时候才会渲染，我在mac中的chrome中测试，当使用了X-Accel-Buffering头的时候，即使不补全空格，也是可以实现的效果的，但是在windows中的IE浏览器中不行。
implicit_flush配置和ob_implicit_flush函数
其中，如果将php.ini配置中的implicit_flush设置为1, 或者调用ob_implicit_flush(true)，那么就不需要调用flush函数了，他们都会刷新PHP-FPM缓冲区中的内容。
本文中主要讨论了SAPI使用PHP-FPM时的输出缓冲区情况，对于别的SAPI，需要区别对待，比如CLI，他的implicit_flush硬编码为1，他的output_buffering也是设置为0。