FFI扩展已经通过RFC，正式成为PHP 7.4的捆绑扩展库(Bundled Extensions)。

什么是FFI

FFI(Foreign Function Interface)，即外部函数接口，是指在一种语言里调用另一种语言代码的技术。PHP的FFI扩展就是一个让你在PHP里调用C代码的技术。

FFI的使用非常简单，只用声明和调用两步就可以，对于有C语言经验，但是不了解Zend引擎的程序员来说，这简直是打开了新世界的大门，可以快速地使用C类库进行原型试验。

(此处有图：溜了溜了，要懂C的……)

下面通过3个例子，看一下FFI是怎样使用的。

Libbloom

libbloom是一个C实现的bloom filter，比较知名的用户有Shadowsocks-libev，下面看一下怎样通过FFI在PHP里调用libbloom。

第一步，从头文件bloom.h把主要的数据结构和函数声明复制出来：

$ffi = FFI::cdef("

struct bloom

{

int entries;

double error;

int bits;

int bytes;

int hashes;

double bpe;

unsigned char * bf;

int ready;

};

int bloom_init(struct bloom * bloom, int entries, double error);

int bloom_check(struct bloom * bloom, const void * buffer, int len);

int bloom_add(struct bloom * bloom, const void * buffer, int len);

void bloom_free(struct bloom * bloom);

", "libbloom.so.1.5");

FFI目前不支持预处理器(除了FFI_LIB和FFI_SCOPE)，所以宏定义要自己展开。

之后就可以通过$ffi创建已声明的数据结构和调用函数：

// 创建一个bloom结构体，然后用FFI::addr取地址

// libbloom的函数都是使用bloom结构体的指针

$bloom = FFI::addr($ffi->new("struct bloom"));

// 调用libbloom的初始化函数

$ffi->bloom_init($bloom, 10000, 0.01);

// 添加数据

$ffi->bloom_add($bloom, "PHP", 3);

$ffi->bloom_add($bloom, "C", 1);

// PHP可能存在

var_dump($ffi->bloom_check($bloom, "PHP", 3)); // 1

// Laravel不存在

var_dump($ffi->bloom_check($bloom, "Laravel", 7)); // 0

// 释放

$ffi->bloom_free($bloom);

$bloom = null;

Linux Namespace

Linux命名空间是容器技术的基石之一，通过FFI可以直接调用glibc的对应系统调用封装，从而通过PHP实现容器。下面是一个让bash在一个新的命名空间里运行的例子。

首先是一些常量，可以从Linux的头文件得到：

// clone

const CLONE_NEWNS = 0x00020000; // mount namespace

const CLONE_NEWCGROUP = 0x02000000; // cgroup namespace

const CLONE_NEWUTS = 0x04000000; // utsname namespace

const CLONE_NEWIPC = 0x08000000; // ipc namespace

const CLONE_NEWUSER = 0x10000000; // user namespace

const CLONE_NEWPID = 0x20000000; // pid namespace

const CLONE_NEWNET = 0x40000000; // network namespace

// mount

const MS_NOSUID = 2;

const MS_NODEV = 4;

const MS_NOEXEC = 8;

const MS_PRIVATE = 1 << 18;

const MS_REC = 16384;

接着时我们要用到的函数声明：

$cdef="

// fork进程

int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg);

// 挂载文件系统

int mount(const char *source, const char *target, const char *filesystemtype,

unsigned long mountflags, const void *data);

// 设置gid

int setgid(int gid);

// 设置uid

int setuid(int uid);

// 设置hostname

int sethostname(char *name, unsigned int len);

";

$libc = FFI::cdef($cdef, "libc.so.6");

定义我们的子进程：

// 生成一个容器ID

$containerId = sha1(random_bytes(8));

// 定义子进程

$childfn = function() use ($libc, $containerId) {

usleep(1000); // wait for uid/gid map

$libc->mount("proc", "/proc", "proc", MS_NOSUID | MS_NODEV | MS_NOEXEC, null);

$libc->setuid(0);

$libc->setgid(0);

$libc->sethostname($containerId, strlen($containerId));

pcntl_exec("/bin/sh");

};

在子进程里，我们重新挂载了/proc，设置了uid、gid和hostname，然后启动/bin/sh。

父进程通过clone函数，创建子进程：

// 分配子进程的栈

$child_stack = FFI::new("char[1024 * 4]");

$child_stack = FFI::cast('void *', FFI::addr($child_stack)) - 1024 * 4;

// fork子进程

$pid = $libc->clone($childfn, $child_stack, CLONE_NEWUSER

| CLONE_NEWNS

| CLONE_NEWPID

| CLONE_NEWUTS

| CLONE_NEWIPC

| CLONE_NEWNET

| CLONE_NEWCGROUP

| SIGCHLD, null);

// 设置UID、GID映射，把容器内的root映射到当前用户

$uid = getmyuid();

$gid = getmyuid();

file_put_contents("/proc/$pid/uid_map", "0 $uid 1");

file_put_contents("/proc/$pid/setgroups", "deny");

file_put_contents("/proc/$pid/gid_map", "0 $gid 1");

// 等待子进程

pcntl_wait($pid);

glibc的clone函数是clone系统调用的封装，它需要一个函数指针作为子进程/线程的执行体，我们可以直接把PHP的闭包和匿名函数当作函数指针使用。

运行效果：

$ php container.php

sh-5.0# id # 在容器内是root

uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root),65534(nobody)

sh-5.0# ps aux # 独立的PID进程空间

USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND

root 1 0.0 0.1 10524 4124 pts/1 S 10:19 0:00 /bin/sh

root 3 0.0 0.0 15864 3076 pts/1 R+ 10:19 0:00 ps aux

sh-5.0# ip a # 独立的网络命名空间

1: lo: mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000

link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00

raylib

raylib是个特性丰富而且易用的游戏库，经过简单的封装就可以在PHP里使用。下面这个例子实现了一个跟随鼠标的圆：

include __DIR__ . "/../../RayLib.php";

// 初始化

RayLib::init(); // 初始化FFI和“常量”

RayLib::InitWindow(400, 300, "raylib example");

// 状态：球的位置

$ballPosition = RayLib::Vector2(-100.0, 100.0);

// 主循环

while (!RayLib::WindowShouldClose())

{

// 状态更新

$ballPosition = RayLib::GetMousePosition(); // 获取鼠标位置

// 渲染

RayLib::BeginDrawing();

RayLib::ClearBackground(RayLib::$RAYWHITE); // 清除背景颜色

RayLib::DrawCircleV($ballPosition, 40, RayLib::$RED); // 画个圈圈

RayLib::DrawFPS(10, 10); // 显示FPS

RayLib::EndDrawing();

}

// 释放

RayLib::CloseWindow();

不足

性能

C类库性能可能很高，但是FFI调用的消耗也非常大，通过FFI访问数据要比PHP访问对象和数组慢两倍，所以用FFI不一定能提高性能，RFC里给出的一个测试结果：

就算用了JIT，还是比不上不用JIT的PHP。

功能

目前(20190301)FFI扩展还没实现的一些功能：

返回struct/union和数组

嵌套的struct(我写了个简单的补丁)

使用这些功能的时候，会抛出异常，提示功能未实现，所以只用等等或者马上贡献代码就好:)

参考