PHP的性能探討和測試

　　1.緣起

　　關於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，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？本文就是圍繞這麼一個話題來進行探討的。從源碼、應用場景、基准性能、對比分析等幾個方面深入分析PHP之性能問題，並通 過真實的數據來說話。

　　2.從原理分析PHP性能

　　從原理分析PHP的性能，主要從以下幾個方面：內存管理、變量、函數、運行機制來進行分析。

　　2.1內存管理

　　類似Nginx的內存管理方式，PHP在內部也是基於內存池，並且引入內存池的生命周期概念。在內存池方面，PHP對PHP腳本和擴展的所有內 存相關操作都進行了托管。對大內存和小內存的管理采用了不同的實現方式和優化，具體可以參考以下文檔：https://wiki.php.net /internals/zend_mm。在內存分配和回收的生命周期內，PHP采用一次初始化申請+動態擴容+內存標識回收機制，並且在每次請求結束後直 接對內存池進行重新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內部，所有的PHP變量都對應成一種類型Zval，其中具體定義如下：

圖一PHP變量

　　在變量方面，PHP做了大量的優化工作，比如說Reference counting和copy on writer機制。這樣能夠保證內存使用上的優化，並且減少內存拷貝次數（請參考http://blog.xiuwz.com/2011/11/09 /php-using-internal-zval/）。在數組方面，PHP內部采用高效的hashtable來實現。

　　2.3函數

　　在PHP內部，所有的PHP函數都回轉化成內部的一個函數指針。比如說擴展中函數

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

　　在內部展開後就會是一個函數

　　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

　　);

　　從這個角度來看，PHP函數在內部也是對應一個函數指針。

　　2.4運行機制

　　在話說PHP性能的時候，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是先動態解析再代碼運行的，所以從這個角度來看，PHP性能必然很差。

　　的確，從PHP腳本運行來輸出，的確是一個動態解析再代碼運行的過程。具體來說，PHP腳本的運行機制如下圖所示：

圖二 PHP運行機制

　　PHP的運行階段也分成三個階段：

　　Parse。語法分析階段。

　　Compile。編譯產出opcode中間碼。

　　Execute。運行，動態運行進行輸出。

　　所以說，在PHP內部，本身也是存在編譯的過程。並且據此產生了大量的opcode cache工具，比如說apc、eacc、xcache等等。這些opcode cache在生產環境基本上在標配。基於opcode cache，能到做到“PHP腳本編譯一次，多次運行”的效果。從這點上，PHP就和JAVA的半編譯機制非常類似。

　　所以，從運行機制上來看，PHP的運行模式和JAVA是非常類似的，都是先產生中間碼，然後運行在不同虛擬機上。

　　2.5動態運行

　　從上面的幾個分析來看，PHP在內存管理、變量、函數、運行機制等幾個方面都做了大量的工作，所以從原理來看，PHP不應該存在性能問題，性能至少也應該和Java比較接近。

　　這個時候就不得不談PHP動態語言的特性所帶來的性能問題了，由於PHP是動態運行時，所以所有的變量、函數、對象調用、作用域實現等等都是在 執行階段中才確定的。這個從根本上決定了PHP性能中很難改變的一些東西：在C/C++等能夠在靜態編譯階段確定的變量、函數，在PHP中需要在動態運行 中確定，也就決定了PHP中間碼不能直接運行而需要運行在Zend Engine上。

　　說到PHP變量的具體實現，又不得不說一個東西了：Hashtable。Hashtable可以說在PHP靈魂之一，在PHP內部廣泛用到，包含變量符號棧、函數符號棧等等都是基於hashtable的。

　　以PHP變量為例來說明下PHP的動態運行特點，比如說代碼：

　　<?php

　　$var = “hello, blog.xiuwz.com”;

　　?>

　　該代碼的執行結果就是在變量符號棧（是一個hashtable）中新增一個項

　　當要使用到該變量時候，就去變量符合棧中去查找（也就是變量調用對出了一個hash查找的過程）。

　　同樣對於函數調用也基本上類似有一個函數符號棧（hashtable）。

　　其實關於動態運行的變量查找特點，在PHP的運行機制中也能看出一些。PHP代碼通過解釋、編譯後的流程下圖：

圖3 PHP運行實例

　　從上圖可以看出，PHP代碼在compile之後，產出的了類符號表、函數符號表、和OPCODE。在真正執行的時候，zend Engine會根據op code去對應的符號表中進行查找，處理。

　　從某種程度上，在這種問題的上，很難找到解決方案。因為這是由於PHP語言的動態特性所決定的。但是在國內外也有不少的人在尋找解決方案。因為 通過這樣，能夠從根本上完全的優化PHP。典型的列子有facebook的hiphop(https://github.com/facebook /hiphop-php)。

　　2.6結論

　　從上面分析來看，在基礎的內存管理、變量、函數、運行機制方面，PHP本身並不會存在明顯的性能差異，但由於PHP的動態運行特性，決定了 PHP和其他的編譯型語言相比，所有的變量查找、函數運行等等都會多一些hash查找的CPU開銷和額外的內存開銷，至於這種開銷具體有多大，可以通過後 續的基准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：大量計算性任務、大數據量的運算、內存要求很嚴格的應用場景。如果要實現這些功能，也建議通過擴展的方式實現，然後再提供鉤子函數給PHP調用。這樣可以減低內部計算的變量、函數等系列開銷。

　　3.基准性能

　　對於PHP基准性能，目前缺少標准的數據。大多數同學都存在感性的認識，有人認為800QPS就是PHP的極限了。此外，對於框架的性能和框架對性能的影響很沒有響應的權威數字。

　　本章節的目的是給出一個基准的參考性能指標，通過數據給大家一個直觀的了解。

　　具體的基准性能有以下幾個方面：

　　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，只走通核心功能。

　　3.標准模塊的基准性能。所謂標准模塊的基准性能，是指一個具有完整服務模塊功能的基准性能。

　　3.1環境說明

　　測試環境：

　　Uname -aPnux db-forum-test17.db01.baidu.com 2.6.9_5-7-0-0 #1 SMP Wed Aug 12 　　　17:35:51 CST 2009 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Pnux

　　Red Hat Enterprise Pnux AS release 4 (Nahant Update 3)

　　8  Intel(R) Xeon(R) CPU           E5520  @ 2.27GHz

　　軟件相關：

　　Nginx：nginx version: nginx/0.8.54  built by gcc 3.4.5 20051201 (Red Hat 3.4.5-2)

　　Php5：（采用php-fpm）

　　PHP 5.2.8 (cP) (built: Mar  6 2011 17:16:18)

　　Copyright (c) 1997-2008 The PHP Group

　　Zend Engine v2.2.0, Copyright (c) 1998-2008 Zend Technologies

　　with eAccelerator v0.9.5.3, Copyright (c) 2004-2006 eAccelerator, by eAccelerator

　　bingo2：

　　PHP框架。

　　其他說明：

　　目標機器的部署方式：nginx->php-fpm->php腳本。

　　測試壓力機器和目標機器獨立部署。

　　3.2裸PHP性能

　　最簡單的PHP腳本。

　　<?php

　　require_once ‘.