月度归档：2015年05月

PHP 7

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最近学习了PHP 7介绍的视频，看到了PHP每一天都在变好。PHP 将会带来许多新的特性：

抽象语法树，在编译opcode时能够做更多的优化
INT64提升，支持大于2GB的字符串/文件上传
标量类型声明，可以声明参数类型
返回值声明，可以声明返回值类型
新操作符，<=>操作符，大于返回1，等于返回0，小于返回-1
统一变量语法；
引擎异常改进，函数不存在的fata error转为异常可以捕获处理

等等。
除了新特性外，PHP 7使用了新引擎PHP NG，性能得到了巨大的提升（与HHVM对比）。
这里的性能优化比较有意思，非常值得借鉴学习。为什么要进行重构：

PHP 5.4之后php引擎的性能提升已经不大，Zend VM已经高度优化
PHP JIT(Just In Time Compiler)项目在benchmakr上性能提升巨大（8倍），但是在实际业务提升不大（离开实际业务谈benchmark都是耍流氓）
分析wordpress项目发现瓶颈并不在Zend VM上面，21% CPU时间花在了内存管理，12%时间花在了hashTable操作，30% CPU时间花在了内部调用，25% CUP时间花在了VM

首先应当分析实际业务的性能消耗占比，确定需要优化的地方。JIT仅仅优化了Zend VM，提升是有限的，需要对其他地方（内存操作，HashTable，函数调用）也进行优化，所以才进行的重构。

PHP NG在很多方面做了优化：

标量类型不做引用计数，zval分配在堆上，增加Referance类型
增加类型zend string，将字符串与值连续分配，避免CPU cache miss，避免二次读内存
原本的HashTable变为zend array，数组值为zval，内存一次分配，提升data locality，避免CPU cache miss
函数调用优化，减少重复入栈
参数解析优化，将不确定转化为确定
zend_qsort排序优化
内存管理优化，减少CPU cache miss
常用函数优化
字符串拼接优化，减少内存访问次数

通过这一系列的优化，改进了PHP的内存操作，改进了HashTable操作，改进了内部函数调用，降低了CPU 时间消耗，这时候再来做PHP JIT优化就有意义。PHP 7接下来仍然会继续优化，迁移常用扩展。
许多优化都是微小的，但是积累起来后却是巨大，特别是对于微博这样的网站，1%的性能提升都意义非凡。
优化是具有专向性的，对A场景的优化可能并不适合B场景，所以需要分析实际的业务中的瓶颈和调用频次，权衡优化的方向。
现在距离10月份发布已经不远了，大家也可以检查自己项目是否兼容PHP 7，性能提升多少。

参考链接：
PHP7 – New engine for good old train
PHP7 VS HHVM (WordPress)
PHPNG (next generation)
What to Expect When You’re Expecting: PHP 7, Part 1
PHP 7 Feature Freeze
HHVM
HHVM 是如何提升 PHP 性能的？
PHP Fights HHVM and Zephir with PHPNG
rlerdorf/php7dev
Building and testing the upcoming PHP7
Install PHP 7 on Ubuntu 14.04

PHP yield应用

2条回复

PHP 5.5开始新增了神奇的关键字yield，能够从生成器（generators）中返回数据。yield有点像普通函数中的关键字return，但是不会彻底停止函数的执行（普通函数一旦return便不执行了），可以暂停循环并返回值，每一次调用便从中断处继续迭代。生成器可以用于替代循环迭代，每一次调用返回一个生成器对象（generator）。

yield能够延迟执行，可以用于对大量数据进行迭代而不用预先在内存中生成数组。例如动态生成一个大数组：

<?php
function xrange($start, $end, $step = 1) {
    for ($i = $start; $i <= $end; $i += $step) {
        yield $i;
    }
}

foreach (xrange(1, 1000000) as $num) {
    echo $num, "\n";
}

$range = xrange(1, 1000000);
var_dump($range); // object(Generator)#1
var_dump($range instanceof Iterator); // bool(true)

利用yield简便、高效的生成fibonacci数列而不是循环或递归

<?php
function fibonacci($count) {
    $prev = 0;
    $current = 1;

    for ($i = 0; $i < $count; ++$i) {
        yield $prev;
        $next = $prev + $current;
        $prev = $current;
        $current = $next;
    }
}

foreach (fibonacci(48) as $i => $value) {
    echo $i , ' -> ' , $value, PHP_EOL;
}

利用yield来循环读取文件，而不需要像file函数那样一次性加载进来，节省内存

<?php
function file_lines($filename) {
    $file = fopen($filename, 'r'); 
    while (($line = fgets($file)) !== false) {
        yield $line; 
    } 
    fclose($file); 
}
 
foreach (file_lines('somefile') as $line) {
    // do some work here
}

yield除了能够返回值，用作变量时还可以接收值。

<?php
function logger($fileName) {
    $fileHandle = fopen($fileName, 'a');
    while (true) {
        fwrite($fileHandle, yield . "\n");
    }
}

$logger = logger(__DIR__ . '/log');
$logger->send('Foo');
$logger->send('Bar');

由于yield具有中断执行后再次调用又可以从中断处执行，外界又可以通过生成器对象（generator）的send方法进行交互，可以用于协程（coroutine），作多任务协作的流程控制。这里有个例子：

<?php
class Task {
    protected $taskId;
    protected $coroutine;
    protected $sendValue = null;
    protected $beforeFirstYield = true;

    public function __construct($taskId, Generator $coroutine) {
        $this->taskId = $taskId;
        $this->coroutine = $coroutine;
    }

    public function getTaskId() {
        return $this->taskId;
    }

    public function setSendValue($sendValue) {
        $this->sendValue = $sendValue;
    }

    public function run() {
        if ($this->beforeFirstYield) {
            $this->beforeFirstYield = false;
            return $this->coroutine->current();
        } else {
            $retval = $this->coroutine->send($this->sendValue);
            $this->sendValue = null;
            return $retval;
        }
    }

    public function isFinished() {
        return !$this->coroutine->valid();
    }
}

class Scheduler {
    protected $maxTaskId = 0;
    protected $taskMap = []; // taskId => task
    protected $taskQueue;

    public function __construct() {
        $this->taskQueue = new SplQueue();
    }

    public function newTask(Generator $coroutine) {
        $tid = ++$this->maxTaskId;
        $task = new Task($tid, $coroutine);
        $this->taskMap[$tid] = $task;
        $this->schedule($task);
        return $tid;
    }

    public function schedule(Task $task) {
        $this->taskQueue->enqueue($task);
    }

    public function run() {
        while (!$this->taskQueue->isEmpty()) {
            $task = $this->taskQueue->dequeue();
            $task->run();

            if ($task->isFinished()) {
                unset($this->taskMap[$task->getTaskId()]);
            } else {
                $this->schedule($task);
            }
        }
    }
}
function task1() {
    for ($i = 1; $i <= 10; ++$i) {
        echo "This is task 1 iteration $i.\n";
        yield;
    }
}

function task2() {
    for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {
        echo "This is task 2 iteration $i.\n";
        yield;
    }
}

$scheduler = new Scheduler;

$scheduler->newTask(task1());
$scheduler->newTask(task2());

$scheduler->run();

有些任务是需要交互进行的，如socket的监听和回复；有些任务异步执行又需要回调，如A执行不阻塞程序，但B执行又取决于A是否执行完毕。这些都可以使用yield来进行封装，达到流程控制的目的。

参考链接：
Generators overview
What does yield mean in PHP?
What is the difference between a generator and an array?
Cooperative multitasking using coroutines (in PHP!)
What Generators Can Do For You
Generators and Coroutines in PHP
Generators in PHP
协程与yield
http://www.hitoy.org/coroutine-and-yield.html
Co-operative PHP Multitasking
Generator (computer programming)
异步处理在分布式系统中的优化作用

PHP异步IO

为了能更快的响应请求，耗时任务的执行不能阻塞当前脚本执行，而是放在最后执行，比如fastcgi_finsh_request。现在又多了一个方法，PHP也可以进行异步IO处理了。

PHP扩展eio是基于C语言的libeio库中开发的异步IO处理，可用于异步文件读写，自定义异步任务执行。Nodejs使用的libuv库封装了libeio和libev（libev也有对应的PHP扩展：ev），前者提供异步IO，后者提供高性能的事件驱动，进行高性能的请求的处理。另外，PHP异步多线程框架Swoole也提供了异步IO处理的能力。

在CentOS下编译安装PHP eio扩展:

wget https://pecl.php.net/get/eio-1.2.5.tgz
tar -zxvf eio-1.2.5.tzg
cd eio-1.2.5
phpize
./configure
sudo make
sudo make install

更改php.ini添加扩展

[eio]
extension=eio.so

查看是否安装成功

注意：eio扩展必须在socket扩展之后加载，否则会提示’ undefined symbol: php_sockets_le_socket in Unknown on line 0’。

PHP eio支持libeio的所有操作，当调用eio_poll/eio_event_loop时，触发IO处理，处理完成进行回调；未主动调用eio_poll/eio_event_loop则不阻塞当前程序执行，等待脚本执行结束后在提交异步处理。使用eio_custom和eio_nop可以自定义异步任务调用。

以下以写文件进行比较，示例一是常规的文件写操作：

$strBasePath = dirname(__FILE__);
$strFileName = $strBasePath.'/file.log';
$strContent = 'something to log ...';

$nStart = microtime(true);
$rFile = fopen($strFileName ,'a+');
for($i=0;$i<1000;$i++){
	$nLength = fwrite($rFile, $strContent);
}
fclose($rFile);
echo "done\r\n";

register_shutdown_function(function(){
	global $nStart;
	echo microtime(true) - $nStart;
	echo "\r\n";
});

示例二是PHP eio的异步写操作：

$strBasePath = dirname(__FILE__);
$strFileName = $strBasePath.'/file.log';
$strContent = 'something to log ...';
$nLenth = strlen($strContent);

function eioOpenCallBack($p_mxData ,$p_mxResult){
	//echo "Open.\r\n";
	if ($p_mxResult > 0) {
		eio_fstat($p_mxResult, EIO_PRI_DEFAULT, "eioStatCallBack", $p_mxResult);
	}
}
function eioStatCallBack($p_mxData ,$p_mxResult){
	global $strContent ,$nLenth;
	//echo "Stat.\r\n";
	if ($p_mxResult > 0) {
		eio_write($p_mxData, $strContent, $nLenth, $p_mxResult['size'], EIO_PRI_DEFAULT, "eioWriteCallBack", $p_mxData);
	}
}
function eioWriteCallBack($p_mxData ,$p_mxResult){
	//echo "Write.\r\n";
	if ($p_mxResult > 0) {
		eio_close($p_mxData, EIO_PRI_DEFAULT, "eioCloseCallBack", $p_mxData);
	}
}
function eioCloseCallBack($p_mxData ,$p_mxResult){
	//echo "Close.\r\n";
	if($p_mxResult == 0){
		//echo "End\r\n";
	}
}

$nStart = microtime(true);
for($i=0;$i<1000;$i++){
	eio_open($strFileName, EIO_O_CREAT | EIO_O_RDWR, EIO_S_IRUSR | EIO_S_IWUSR,EIO_PRI_DEFAULT, "eioOpenCallBack", $strFileName);
	
	//echo "Begin\r\n";
	
	//eio_event_loop();
}
echo "done\r\n";
register_shutdown_function(function(){
	global $nStart;
	echo microtime(true) - $nStart;
	echo "\r\n";
});

示例三是swoole扩展的异步写操作

$strBasePath = dirname(__FILE__);
$strFileName = $strBasePath.'/file.log';
$strContent = 'something to log ...';

$nStart = microtime(true);
for($i=0;$i<1000;$i++){
	swoole_async_write($strFileName ,$strContent);
}
echo "done\r\n";
register_shutdown_function(function(){
	global $nStart;
	echo microtime(true) - $nStart;
	echo "\r\n";
});

对比情况

可以看出，eio和swoole提交异步IO处理后，处理非常快，并未阻塞当前进程运行；eio更像是只花了循环的时间。swoole只能运行于CLI模式，使用了Linux Native AIO，处理非常快，写法也比较简单。eio可以运行于CGI和CLI模式，提交异步处理后会创建至多4个线程（eio_nthreads）进行处理，处理完成后仍然会返回主线程，所以PHP脚本执行结束后，主线程仍然会在在那里等待。eio的异步处理通过回调进行保证，写法上更加复杂。这就需要对异步回调进行包装，提供类似同步的代码，参见协程。

参考链接：
PHP异步执行长时间任务
 PHP的生命周期
 libeio源码学习
 PHP新增eio扩展，可以写类似node.js一样的异步IO了
 深入浅出Node.js（五）：初探Node.js的异步I/O实现
 异步AIO的研究
 关于C10K、异步回调、协程、同步阻塞
 协程
 linux AIO （异步IO）那点事儿
 什么程序设计语言机制是处理异步 IO 最恰当的抽象？
nodejs异步IO的实现
 向facebook学习，通过协程实现mysql查询的异步化
 Python 中的进程、线程、协程、同步、异步、回调
 一个“蝇量级” C 语言协程库

CentOS上安装Nginx+PHP-FPM

1条回复

Nginx是一个高性能、轻量级的HTTP服务器，占用内存少，稳定性高，也可做为反向代理服务器。Nginx采用事件驱动，在Linux操作系统下，Nginx使用epoll事件模型，充分使用异步逻辑，削减了上下文调度开销，并发服务能力更强。

PHP-FPM是PHP的FastCGI 进程管理器，具有一些高级特性，将PHP进程管理与Web服务器分开，可以分开部署在不同机器上，监听不同的端口和使用不同的 php.ini 配置文件。

PHP-FPM特性之一：fastcgi_finish_request能够在请求完成和刷新数据后，继续在后台执行耗时的工作（录入视频转换、统计处理等），达到分离执行后台任务而又不阻塞PHP快速响应，可作为PHP性能优化点。

PHP-FPM另一特性：可以记录请求当中慢响应的日志，类似Mysql满日志，包括文件名，函数名，行号等，可用于分析PHP的性能问题。

在Apache + mod_php下，每一个请求，Apache便会启动一个进程并加载php解释器来处理。在Nginx + PHP-FPM下，Nginx将PHP请求和环境变量通过socket传递给FastCGI进程；将静态资源请求则缓存到本地并返回。FastCGI 进程管理器采用固定静态（或动态）的子进程来处理请求，占用内存少，具有更好的扩展能力。

在CentOs 6.4上安装Nginx和PHP-FPM：

yum search nginx
sudo yum install nginx
sudo chkconfig --levels 235 nginx on
sudo service nginx start

yum search fpm
sudo yum install php54-fpm

编辑php.ini

sudo vim /etc/php.ini

; cgi.fix_pathinfo provides *real* PATH_INFO/PATH_TRANSLATED support for CGI.  PHP's
; previous behaviour was to set PATH_TRANSLATED to SCRIPT_FILENAME, and to not grok
; what PATH_INFO is.  For more information on PATH_INFO, see the cgi specs.  Setting
; this to 1 will cause PHP CGI to fix its paths to conform to the spec.  A setting
; of zero causes PHP to behave as before.  Default is 1.  You should fix your scripts
; to use SCRIPT_FILENAME rather than PATH_TRANSLATED.
; http://www.php.net/manual/en/ini.core.php#ini.cgi.fix-pathinfo
cgi.fix_pathinfo=0

启动PHP-FPM

chkconfig --levels 235 php-fpm on
service php-fpm start

更改Nginx worker_processes配置

sudo vim /etc/nginx/nginx.conf

worker_processes  4;

更改Nginx 配置以便处理php请求

sudo vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

server {
    listen       80 default_server;
    server_name  _;

    #charset koi8-r;

    #access_log  logs/host.access.log  main;

    # Load configuration files for the default server block.
    include /etc/nginx/default.d/*.conf;

    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.htm;
    }

    error_page  404              /404.html;
    location = /404.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }

    # redirect server error pages to the static page /50x.html
    #
    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }

    # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
    #}

    # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
    #
    location ~ \.php$ {
        root           /usr/share/nginx/html;
        #fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        fastcgi_pass   unix:/tmp/php5-fpm.sock;
        fastcgi_index  index.php;
        fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        include        fastcgi.conf;
    }

    # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
    # concurs with nginx's one
    #
    #location ~ /\.ht {
    #    deny  all;
    #}
}

编辑PHP-FPM

sudo vim /etc/php-fpm.d/www.conf

; List of ipv4 addresses of FastCGI clients which are allowed to connect.
; Equivalent to the FCGI_WEB_SERVER_ADDRS environment variable in the original
; PHP FCGI (5.2.2+). Makes sense only with a tcp listening socket. Each address
; must be separated by a comma. If this value is left blank, connections will be
; accepted from any ip address.
; Default Value: any
;listen.allowed_clients = 127.0.0.1
listen = /tmp/php5-fpm.sock

; Set permissions for unix socket, if one is used. In Linux, read/write
; permissions must be set in order to allow connections from a web server. Many
; BSD-derived systems allow connections regardless of permissions.
; Default Values: user and group are set as the running user
;                 mode is set to 0660
listen.owner = nginx
listen.group = nginx
listen.mode = 0660

; Unix user/group of processes
; Note: The user is mandatory. If the group is not set, the default user's group
;	will be used.
; RPM: apache Choosed to be able to access some dir as httpd
user = nginx
; RPM: Keep a group allowed to write in log dir.
group = nginx

重启PHP-FPM

sudo service php-fpm restart

创建PHP页面

sudo vim /usr/share/nginx/html/info.php

<?php
phpinfo();

重启Nginx

sudo service nginx restart

测试PHP是否正确处理。

参考链接：
Nginx and PHP-FPM Configuration and Optimizing Tips and Tricks
nginx
FastCGI 进程管理器（FPM）
Apache + mod_php compared to Nginx + php-fpm
Which PHP mode? Apache vs CGI vs FastCGI
PHP: What are the advantages of FastCGI over mod_php?
What are the advantages of using PHP-FPM + Nginx over Apache and mod_php?
How To Install Nginx With PHP5 (And PHP-FPM) And MySQL Support On CentOS 6.5
How To Install Linux, nginx, MySQL, PHP (LEMP) stack on CentOS 6
Linux上配置Nginx+PHP5(FastCGI)
使用fastcgi_finish_request提高页面响应速度
 善用php-fpm的慢执行日志slow log，分析php性能问题
 swoole之代码热更新实现

PHP 扩展开发之Zephir

3条回复

最近对代码进行性能分析后，发现两个耗时的地方：自动加载文件数太多；参数验证函数调用超过1000次。这也是许多php语言框架面临的问题，所以发展出来诸如Yaf，Swoole，Phalcon这些C语言扩展框架，或者类似workerman，reactphp，phpdaemon这些一次加载的框架。总之减少加载文件，使用内置函数，减少损耗，以提升性能。
相比之下，PHP扩展的框架性能还是要比PHP语言框架还要好不少。以往PHP扩展的开发方式就是C/C++，SWIG，现在还多了一个选择：zephir，从Phalcon发展出来的项目，采用类似PHP语法的中间语言，将代码编译为高性能的C扩展。zephir支持面向对象编程，变量类型除了类似PHP的动态类型，还支持静态类型（有点像FackBook的hack了）,而且可以调用php内置或其他C扩展的函数。zephir编译流程如下

整个过程是zephir和底层编译器自动进行编译优化的，当然也可以自己调整以获得更好的性能。
在ubuntu下的安装如官方教程即可，在centos下的安装如下：

su -c 'yum update'
sudo yum install -y wget 
sudo yum install -y vim 
sudo yum install -y libtool
sudo yum install -y gcc 
sudo yum install -y make 
sudo yum install -y re2c

sudo rpm -Uvh https://mirror.webtatic.com/yum/el6/latest.rpm
sudo yum install -y php55w 
sudo yum install -y php55w-devel 
sudo yum install -y php55w-json

sudo yum install -y git-core 

git clone https://github.com/json-c/json-c.git
cd json-c
./autogen.sh
./configure
make
make install

git clone https://github.com/phalcon/zephir
cd zephir
./install -c
zephir help

安装完成如下：

按照教程创建示例：

zephir init utils
cd utils
sudo vim utils/greeting.zep

greeting.zep代码如下：

namespace Utils;

class Greeting
{

    public static function say()
    {
        echo "hello world!";
    }

}

编译安装

$ zephir build

注意，我在php5.3下面这么编译都不行，在php5.5/php5.4的版本基本没有碰到什么问题。
然后更改php.ini：

sudo vim /etc/php.ini

在php.ini中加上以下内容

;zephir编译的扩展需要依赖json.so，需要提前加载
[json]
;如果php.ini中没有则加上，有则去掉;
extension=json.so

[utils]
extension=utils.so

查看php可用扩展

php -i

注意：如果提示’undefined symbol: php_json_decode_ex in Unknown on line 0’，则是php json扩展未加载，在php.ini打开就行了。加载了json.so后又提示’PHP Warning: Module ‘json’ already loaded’，则是已经在其他地方加载了该扩展，找出并注释掉。我的是在php.d下面的json.ini里面：

sudo vim /etc/php.d/json.ini

[json]
;已经在php.ini中加载了，为避免重复加载注释掉
;extension = json

加载成功后的效果：

创建一个php脚本来试一下

cd ~/utils
sudo vim greeting.php

greeting.php代码如下：

<?php

echo Utils\Greeting::say(), "\n";

保存并运行：

至此你的zephir编译的扩展已经成功了，赶紧翻译你的PHP代码去吧。
参考这篇教程，计算斐波拉契数列在我的环境下是这样的：

性能提升还是挺明显的，而且在静态类型（强类型）下面还能比动态类型再提升。

参考链接：
开源的 PHP 轻量级框架 iphp
自己写PHP扩展之创建一个类
 快速开发一个PHP扩展
 CentOS 5 or CentOS 6 Upgrade PHP to PHP 5.4 or PHP 5.5
PHP 開發者應該將 Zephir 列為重要觀察的專案
 Hack: a new programming language for HHVM
PHP-CPP
Getting Started with PHP Extension Development via Zephir
Quick Tip: Install Zephir and Phalcon 2 on Vagrant

勇气

逆水行舟，不进则退