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PHP7革新与性能优化

发布时间:2016-10-12 09:34:07 所属栏目:PHP教程 来源:技术行者的博客
导读:副标题#e# 有幸参与2015年的PHP技术峰会(PHPCON),听了鸟哥(惠新宸)的关于PHP7的新特性和性能优化的分享,一切都令人感 到激动。鸟哥是国内最权威的PHP专家,他的分享有很多非常有价值的东西,我通过整理分享的PPT和收集相关资料,整理为这篇解读性质的

Just In Time(即时编译)是一种软件优化技术,指在运行时才会去编译字节码为机器码。从直觉出发,我们都很容易认为,机器码是计算机能 够直接识别和执行的,比起Zend读取opcode逐条执行效率会更高。其中,HHVM(HipHop Virtual Machine,HHVM是一个 Facebook开源的PHP虚拟机)就采用JIT,让他们的PHP性能测试提升了一个数量级,放出一个令人震惊的测试结果,也让我们直观地认为JIT是 一项点石成金的强大技术。

而实际上,在2013年的时候,鸟哥和Dmitry(PHP语言内核开发者之一)就曾经在PHP5.5的版本上做过一个JIT的尝试(并没有发 布)。PHP5.5的原来的执行流程,是将PHP代码通过词法和语法分析,编译成opcode字节码(格式和汇编有点像),然后,Zend引擎读取这些 opcode指令,逐条解析执行。

php7-features-9

而他们在opcode环节后引入了类型推断(TypeInf),然后通过JIT生成ByteCodes,然后再执行。

php7-features-10

于是,在benchmark(测试程序)中得到令人兴奋的结果,实现JIT后性能比PHP5.5提升了8倍。然而,当他们把这个优化放入到实际的项目WordPress(一个开源博客项目)中,却几乎看不见性能的提升,得到了一个令人费解的测试结果。

于是,他们使用Linux下的profile类型工具,对程序执行进行CPU耗时占用分析。

执行100次WordPress的CPU消耗的分布(截图来自PPT):

php7-features-11

注解:

  • 21%CPU时间花费在内存管理。

  • 12%CPU时间花费在hash table操作,主要是PHP数组的增删改查。

  • 30%CPU时间花费在内置函数,例如strlen。

  • 25%CPU时间花费在VM(Zend引擎)。

经过分析之后,得到了两个结论:

(1)JIT生成的ByteCodes如果太大,会引起CPU缓存命中率下降(CPU Cache Miss)

在PHP5.5的代码里,因为并没有明显类型定义,只能靠类型推断。尽可能将可以推断出来的变量类型,定义出来,然后,结合类型推断,将非该类型的 分支代码去掉,生成直接可执行的机器码。然而,类型推断不能推断出全部类型,在WordPress中,能够推断出来的类型信息只有不到30%,能够减少的 分支代码有限。导致JIT以后,直接生成机器码,生成的ByteCodes太大,最终引起CPU缓存命中大幅度下降(CPU Cache Miss)。

CPU缓存命中是指,CPU在读取并执行指令的过程中,如果需要的数据在CPU一级缓存(L1)中读取不到,就不得不往下继续寻找,一直到二级缓存 (L2)和三级缓存(L3),最终会尝试到内存区域里寻找所需要的指令数据,而内存和CPU缓存之间的读取耗时差距可以达到100倍级别。所 以,ByteCodes如果过大,执行指令数量过多,导致多级缓存无法容纳如此之多的数据,部分指令将不得不被存放到内存区域。

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CPU的各级缓存的大小也是有限的,下图是Intel i7 920的配置信息:

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因此,CPU缓存命中率下降会带来严重的耗时增加,另一方面,JIT带来的性能提升,也被它所抵消掉了。

通过JIT,可以降低VM的开销,同时,通过指令优化,可以间接降低内存管理的开发,因为可以减少内存分配的次数。然而,对于真实的 WordPress项目来说,CPU耗时只有25%在VM上,主要的问题和瓶颈实际上并不在VM上。因此,JIT的优化计划,最后没有被列入该版本的 PHP7特性中。不过,它很可能会在更后面的版本中实现,这点也非常值得我们期待哈。

(2)JIT性能的提升效果取决于项目的实际瓶颈

(编辑:开发网_开封站长网)

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