1.緣起

關(guān)于PHP，很多人的直觀感覺是PHP是一種靈活的腳本語言，庫類豐富，使用簡單，安全，非常適合WEB開發(fā)，但性能低下。PHP的性能是否真的就 如同大家的感覺一樣的差呢？本文就是圍繞這么一個(gè)話題來進(jìn)行探討的。從源碼、應(yīng)用場景、基準(zhǔn)性能、對比分析等幾個(gè)方面深入分析PHP之性能問題，并通過真 實(shí)的數(shù)據(jù)來說話。

2.從原理分析PHP性能

從原理分析PHP的性能，主要從以下幾個(gè)方面：內(nèi)存管理、變量、函數(shù)、運(yùn)行機(jī)制來進(jìn)行分析。

2.1內(nèi)存管理

類似Nginx的內(nèi)存管理方式，PHP在內(nèi)部也是基于內(nèi)存池，并且引入內(nèi)存池的生命周期概念。在內(nèi)存池方面，PHP對PHP腳本和擴(kuò)展的所有內(nèi)存相關(guān)操作都進(jìn)行了托管。對大內(nèi)存和小內(nèi)存的管理采用了不同的實(shí)現(xiàn)方式和優(yōu)化，具體可以參考以下文檔：https://wiki.php.net/internals/zend_mm。在內(nèi)存分配和回收的生命周期內(nèi)，PHP采用一次初始化申請+動(dòng)態(tài)擴(kuò)容+內(nèi)存標(biāo)識回收機(jī)制，并且在每次請求結(jié)束后直接對內(nèi)存池進(jìn)行重新mask。

2.2變量

總所周知，PHP是一種弱變量類型的語言，所以在PHP內(nèi)部，所有的PHP變量都對應(yīng)成一種類型Zval，其中具體定義如下：

圖一PHP變量

在變量方面，PHP做了大量的優(yōu)化工作，比如說Reference counting和copy on writer機(jī)制。這樣能夠保證內(nèi)存使用上的優(yōu)化，并且減少內(nèi)存拷貝次數(shù)（請參考http://blog.xiuwz.com/2011/11/09 /php-using-internal-zval/）。在數(shù)組方面，PHP內(nèi)部采用高效的hashtable來實(shí)現(xiàn)。

2.3函數(shù)

在PHP內(nèi)部，所有的PHP函數(shù)都回轉(zhuǎn)化成內(nèi)部的一個(gè)函數(shù)指針。比如說擴(kuò)展中函數(shù)

ZEND_FUNCTION ( my_function );//類似function my_function(){}  
 
 

在內(nèi)部展開后就會是一個(gè)函數(shù)

void zif_my_function ( INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS );  
 
void zif_my_function(  
 
int ht,  
 
zval * return_value,  
 
zval * this_ptr,  
 
int return_value_used,  
 
zend_executor_globals * executor_globals  
 
);   
 
 
 
 

從這個(gè)角度來看，PHP函數(shù)在內(nèi)部也是對應(yīng)一個(gè)函數(shù)指針。

2.4運(yùn)行機(jī)制

在話說PHP性能的時(shí)候，很多人都會說“C/C++是編譯型，JAVA是半編譯型，PHP是解釋型”。也就是說PHP是先動(dòng)態(tài)解析再代碼運(yùn)行的，所以從這個(gè)角度來看，PHP性能必然很差。

的確，從PHP腳本運(yùn)行來輸出，的確是一個(gè)動(dòng)態(tài)解析再代碼運(yùn)行的過程。具體來說，PHP腳本的運(yùn)行機(jī)制如下圖所示：

圖二 PHP運(yùn)行機(jī)制

PHP的運(yùn)行階段也分成三個(gè)階段：

• Parse。語法分析階段。
• Compile。編譯產(chǎn)出opcode中間碼。
• Execute。運(yùn)行，動(dòng)態(tài)運(yùn)行進(jìn)行輸出。

所以說，在PHP內(nèi)部，本身也是存在編譯的過程。并且據(jù)此產(chǎn)生了大量的opcode cache工具，比如說apc、eacc、xcache等等。這些opcode cache在生產(chǎn)環(huán)境基本上在標(biāo)配。基于opcode cache，能到做到“PHP腳本編譯一次，多次運(yùn)行”的效果。從這點(diǎn)上，PHP就和JAVA的半編譯機(jī)制非常類似。

所以，從運(yùn)行機(jī)制上來看，PHP的運(yùn)行模式和JAVA是非常類似的，都是先產(chǎn)生中間碼，然后運(yùn)行在不同虛擬機(jī)上。

2.5動(dòng)態(tài)運(yùn)行

從上面的幾個(gè)分析來看，PHP在內(nèi)存管理、變量、函數(shù)、運(yùn)行機(jī)制等幾個(gè)方面都做了大量的工作，所以從原理來看，PHP不應(yīng)該存在性能問題，性能至少也應(yīng)該和Java比較接近。

這個(gè)時(shí)候就不得不談PHP動(dòng)態(tài)語言的特性所帶來的性能問題了，由于PHP是動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，所以所有的變量、函數(shù)、對象調(diào)用、作用域?qū)崿F(xiàn)等等都是在執(zhí)行 階段中才確定的。這個(gè)從根本上決定了PHP性能中很難改變的一些東西：在C/C++等能夠在靜態(tài)編譯階段確定的變量、函數(shù)，在PHP中需要在動(dòng)態(tài)運(yùn)行中確 定，也就決定了PHP中間碼不能直接運(yùn)行而需要運(yùn)行在Zend Engine上。

說到PHP變量的具體實(shí)現(xiàn)，又不得不說一個(gè)東西了：Hashtable。Hashtable可以說在PHP靈魂之一，在PHP內(nèi)部廣泛用到，包含變量符號棧、函數(shù)符號棧等等都是基于hashtable的。

以PHP變量為例來說明下PHP的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特點(diǎn)，比如說代碼：

<?php 
 
$var = “hello, blog.xiuwz.com”;  
 
?>   
 
 
 
 

該代碼的執(zhí)行結(jié)果就是在變量符號棧（是一個(gè)hashtable）中新增一個(gè)項(xiàng)

當(dāng)要使用到該變量時(shí)候，就去變量符合棧中去查找（也就是變量調(diào)用對出了一個(gè)hash查找的過程）。

同樣對于函數(shù)調(diào)用也基本上類似有一個(gè)函數(shù)符號棧（hashtable）。

其實(shí)關(guān)于動(dòng)態(tài)運(yùn)行的變量查找特點(diǎn)，在PHP的運(yùn)行機(jī)制中也能看出一些。PHP代碼通過解釋、編譯后的流程下圖：

圖3 PHP運(yùn)行實(shí)例

從上圖可以看出，PHP代碼在compile之后，產(chǎn)出的了類符號表、函數(shù)符號表、和OPCODE。在真正執(zhí)行的時(shí)候，zend Engine會根據(jù)op code去對應(yīng)的符號表中進(jìn)行查找，處理。

從某種程度上，在這種問題的上，很難找到解決方案。因?yàn)檫@是由于PHP語言的動(dòng)態(tài)特性所決定的。但是在國內(nèi)外也有不少的人在尋找解決方案。因?yàn)橥ㄟ^這樣，能夠從根本上完全的優(yōu)化PHP。典型的列子有facebook的hiphop(https://github.com/facebook/hiphop-php)。

2.6結(jié)論

從上面分析來看，在基礎(chǔ)的內(nèi)存管理、變量、函數(shù)、運(yùn)行機(jī)制方面，PHP本身并不會存在明顯的性能差異，但由于PHP的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，決定了PHP和 其他的編譯型語言相比，所有的變量查找、函數(shù)運(yùn)行等等都會多一些hash查找的CPU開銷和額外的內(nèi)存開銷，至于這種開銷具體有多大，可以通過后續(xù)的基準(zhǔn) 性能和對比分析得出。

因此，也可以大體看出PHP不太適合的一些場景：大量計(jì)算性任務(wù)、大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算、內(nèi)存要求很嚴(yán)格的應(yīng)用場景。如果要實(shí)現(xiàn)這些功能，也建議通過擴(kuò)展的方式實(shí)現(xiàn)，然后再提供鉤子函數(shù)給PHP調(diào)用。這樣可以減低內(nèi)部計(jì)算的變量、函數(shù)等系列開銷。

3.基準(zhǔn)性能

對于PHP基準(zhǔn)性能，目前缺少標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。大多數(shù)同學(xué)都存在感性的認(rèn)識，有人認(rèn)為800QPS就是PHP的極限了。此外，對于框架的性能和框架對性能的影響很沒有響應(yīng)的權(quán)威數(shù)字。

本章節(jié)的目的是給出一個(gè)基準(zhǔn)的參考性能指標(biāo)，通過數(shù)據(jù)給大家一個(gè)直觀的了解。

具體的基準(zhǔn)性能有以下幾個(gè)方面：

1.裸PHP性能。完成基本的功能。

2.裸框架的性能。只做最簡單的路由分發(fā)，只走通核心功能。

3.標(biāo)準(zhǔn)模塊的基準(zhǔn)性能。所謂標(biāo)準(zhǔn)模塊的基準(zhǔn)性能，是指一個(gè)具有完整服務(wù)模塊功能的基準(zhǔn)性能。

3.1環(huán)境說明

測試環(huán)境：

軟件相關(guān)：

PHP框架。

其他說明：

目標(biāo)機(jī)器的部署方式：腳本。

測試壓力機(jī)器和目標(biāo)機(jī)器獨(dú)立部署。

3.2裸PHP性能

最簡單的PHP腳本。

<?php 
 
require_once ‘./actions/indexAction.php’;  
 
$objAction = new indexAction();  
 
$objAction->init();  
 
$objAction->execute();  
 
?> 
 
Acitons/indexAction.php里面的代碼如下  
 
<?php 
 
class indexAction  
 
{  
 
public function execute()  
 
{  
 
echo ‘hello, world!’;  
 
}  
 
}  
 
?>   
 
 
 
 

通過壓力工具測試結(jié)果如下：

3.3裸PHP框架性能

為了和3.2的對比，基于bingo2框架實(shí)現(xiàn)了類似的功能。代碼如下

<?php 
 
require_once ‘Bingo/Controller/Front.php’;  
 
$objFrontController = Bingo_Controller_Front::getInstance(array(  
 
‘actionDir’ => ‘./actions’,  
 
));  
 
$objFrontController->dispatch();  
 
 

壓力測試結(jié)果如下：

從該測試結(jié)果可以看出：框架雖然有一定的消耗，但對整體的性能來說影響是非常小的。

3.4標(biāo)準(zhǔn)PHP模塊的基準(zhǔn)性能

所謂標(biāo)準(zhǔn)PHP模塊，是指一個(gè)PHP模塊所必須要具體的基本功能：

路由分發(fā)。

自動(dòng)加載。

LOG初始化&Notice日志打印。所以的UI請求都一條標(biāo)準(zhǔn)的日志。

• 錯(cuò)誤處理。
• 時(shí)間校正。
• 自動(dòng)計(jì)算每個(gè)階段耗時(shí)開銷。
• 編碼識別&編碼轉(zhuǎn)化。
• 標(biāo)準(zhǔn)配置文件的解析和調(diào)用

采用bingo2的代碼自動(dòng)生成工具產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的測試PHP模塊：test。

測試結(jié)果如下：

3.5結(jié)論

從測試數(shù)據(jù)的結(jié)論來看，PHP本身的性能還是可以的。基準(zhǔn)性能完全能夠達(dá)到幾千甚至上W的QPS。至于為什么在大多數(shù)的PHP模塊中表現(xiàn)不佳，其實(shí) 這個(gè)時(shí)候更應(yīng)該去找出系統(tǒng)的瓶頸點(diǎn)，而是簡單的說OK，PHP不行，那我們換C來搞吧。（下一個(gè)章節(jié)，會通過一些例子來對比，采用C來處理不見得有特別的 優(yōu)勢）

通過基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可以得出以下幾個(gè)具體的結(jié)論：

1.PHP本身性能也很不錯(cuò)。簡單功能下能夠達(dá)到5000QPS，極限也能過W。

2.PHP框架本身對性能影響非常有限。尤其是在有一定業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)交互的情況下，幾乎可以忽略。

3.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PHP模塊，基準(zhǔn)性能能夠達(dá)到2000QPS（80 cpu idle）。

4.對比分析

很多時(shí)候，大家發(fā)現(xiàn)PHP模塊性能不行的時(shí)候，就來一句“ok，我們采用C重寫吧”。在公司內(nèi)，采用C/C++來寫業(yè)務(wù)邏輯模塊的現(xiàn)象到處都有，在前幾年甚至幾乎全部都是采用C來寫。那時(shí)候大家寫的真是一個(gè)痛苦：調(diào)試難、敏捷不要談。

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