缘起
关于PHP很多人的直观感觉是PHP是一种灵活的脚本语言库类丰富使用简单安全非常适合WEB开发但性能低下PHP的性能是否真 的就如同大家的感觉一样的差呢？本文就是围绕这么一个话题来进行探讨的从源码应用场景基准性能对比分析等几个方面深入分析PHP之性能问题并通 过真实的数据来说话
从原理分析PHP性能
从原理分析PHP的性能主要从以下几个方面内存管理变量函数运行机制来进行分析
内存管理
类似Nginx的内存管理方式PHP在内部也是基于内存池并且引入内存池的生命周期概念在内存池方面PHP对PHP脚本和扩展的所有内 存相关操作都进行了托管对大内存和小内存的管理采用了不同的实现方式和优化具体可以参考以下文档在内存分配和回收的生命周期内PHP采用一次初始化申请+动态扩容+内存标识回收机制并且在每次请求结束后直 接对内存池进行重新mask
变量
总所周知PHP是一种弱变量类型的语言所以在PHP内部所有的PHP变量都对应成一种类型Zval其中具体定义如下
图一PHP变量
在变量方面PHP做了大量的优化工作比如说Reference counting和copy on writer机制这样能够保证内存使用上的优化并且减少内存拷贝次数（请参考）在数组方面PHP内部采用高效的hashtable来实现
函数
在PHP内部所有的PHP函数都回转化成内部的一个函数指针比如说扩展中函数
ZEND_FUNCTION(my_function);//类似functionmy_function(){}
在内部展开后就会是一个函数
voidzif_my_function(INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS);
voidzif_my_function(
intht
zval*return_value
zval*this_ptr
intreturn_value_used
zend_executor_globals*executor_globals
);
从这个角度来看PHP函数在内部也是对应一个函数指针
运行机制
在话说PHP性能的时候很多人都会说“C/C++是编译型JAVA是半编译型PHP是解释型”也就是说PHP是先动态解析再代码运行的所以从这个角度来看PHP性能必然很差
的确从PHP脚本运行来输出的确是一个动态解析再代码运行的过程具体来说PHP脚本的运行机制如下图所示
图二 PHP运行机制
PHP的运行阶段也分成三个阶段
Parse语法分析阶段
Compile编译产出opcode中间码
Execute运行动态运行进行输出
所以说在PHP内部本身也是存在编译的过程并且据此产生了大量的opcode cache工具比如说apceaccxcache等等这些opcode cache在生产环境基本上在标配基于opcode cache能到做到“PHP脚本编译一次多次运行”的效果从这点上PHP就和JAVA的半编译机制非常类似
所以从运行机制上来看PHP的运行模式和JAVA是非常类似的都是先产生中间码然后运行在不同虚拟机上
动态运行
从上面的几个分析来看PHP在内存管理变量函数运行机制等几个方面都做了大量的工作所以从原理来看PHP不应该存在性能问题性能至少也应该和Java比较接近
这个时候就不得不谈PHP动态语言的特性所带来的性能问题了由于PHP是动态运行时所以所有的变量函数对象调用作用域实现等等都是在 执行阶段中才确定的这个从根本上决定了PHP性能中很难改变的一些东西在C/C++等能够在静态编译阶段确定的变量函数在PHP中需要在动态运行 中确定也就决定了PHP中间码不能直接运行而需要运行在Zend Engine上
说到PHP变量的具体实现又不得不说一个东西了HashtableHashtable可以说在PHP灵魂之一在PHP内部广泛用到包含变量符号栈函数符号栈等等都是基于hashtable的
以PHP变量为例来说明下PHP的动态运行特点比如说代码
<?php
$var=“helloblogxiuwzcom”;
?>
该代码的执行结果就是在变量符号栈（是一个hashtable）中新增一个项
当要使用到该变量时候就去变量符合栈中去查找（也就是变量调用对出了一个hash查找的过程）
同样对于函数调用也基本上类似有一个函数符号栈（hashtable）
其实关于动态运行的变量查找特点在PHP的运行机制中也能看出一些PHP代码通过解释编译后的流程下图
图 PHP运行实例
从上图可以看出PHP代码在compile之后产出的了类符号表函数符号表和OPCODE在真正执行的时候zend Engine会根据op code去对应的符号表中进行查找处理
从某种程度上在这种问题的上很难找到解决方案因为这是由于PHP语言的动态特性所决定的但是在国内外也有不少的人在寻找解决方案因为 通过这样能够从根本上完全的优化PHP典型的列子有facebook的hiphop
结论
从上面分析来看在基础的内存管理变量函数运行机制方面PHP本身并不会存在明显的性能差异但由于PHP的动态运行特性决定了 PHP和其他的编译型语言相比所有的变量查找函数运行等等都会多一些hash查找的CPU开销和额外的内存开销至于这种开销具体有多大可以通过后 续的基准性能和对比分析得出
因此也可以大体看出PHP不太适合的一些场景大量计算性任务大数据量的运算内存要求很严格的应用场景如果要实现这些功能也建议通过扩展的方式实现然后再提供钩子函数给PHP调用这样可以减低内部计算的变量函数等系列开销
基准性能
对于PHP基准性能目前缺少标准的数据大多数同学都存在感性的认识有人认为QPS就是PHP的极限了此外对于框架的性能和框架对性能的影响很没有响应的权威数字
本章节的目的是给出一个基准的参考性能指标通过数据给大家一个直观的了解
具体的基准性能有以下几个方面
裸PHP性能完成基本的功能
裸框架的性能只做最简单的路由分发只走通核心功能
标准模块的基准性能所谓标准模块的基准性能是指一个具有完整服务模块功能的基准性能
环境说明
测试环境
Uname
aPnux db
forum
test
db
baidu
com
_
#
SMP Wed Aug
:
:
CST
x
_
x
_
x
_
GNU/Pnux
Red Hat Enterprise Pnux AS release (Nahant Update )
Intel(R) Xeon(R) CPU E @ GHz
软件相关
Nginx
nginx version: nginx/
built by gcc
(Red Hat
)
Php（采用phpfpm）
PHP (cP) (built: Mar ::)
Copyright (c) The PHP Group
Zend Engine v Copyright (c) Zend Technologies
with eAccelerator v Copyright (c) eAccelerator by eAccelerator
bingo
PHP框架
其他说明
目标机器的部署方式nginx>phpfpm>php脚本
测试压力机器和目标机器独立部署
裸PHP性能
最简单的PHP脚本
<?php
require_once‘/actions/indexActionphp’;
$objAction=newindexAction();
$objAction>init();
$objAction>execute();
?>
Acitons/indexActionphp里面的代码如下
<?php
classindexAction
{
pubPcfunctionexecute()
{
echo‘helloworld!’;
}
}
?>
通过压力工具测试结果如下
裸PHP框架性能
为了和的对比基于bingo框架实现了类似的功能代码如下
<?php
require_once‘Bingo/Controller/Frontphp’;
$objFrontController=Bingo_Controller_Front::getInstance(array(
‘actionDir’=>‘/actions’
));
$objFrontController>dispatch();
压力测试结果如下
从该测试结果可以看出框架虽然有一定的消耗但对整体的性能来说影响是非常小的
标准PHP模块的基准性能
所谓标准PHP模块是指一个PHP模块所必须要具体的基本功能
路由分发
自动加载
LOG初始化&Notice日志打印所以的UI请求都一条标准的日志
错误处理
时间校正
自动计算每个阶段耗时开销
编码识别&编码转化
标准配置文件的解析和调用
采用bingo的代码自动生成工具产生标准的测试PHP模块test
测试结果如下
结论
从测试数据的结论来看PHP本身的性能还是可以的基准性能完全能够达到几千甚至上W的QPS至于为什么在大多数的PHP模块中表现不佳 其实这个时候更应该去找出系统的瓶颈点而是简单的说OKPHP不行那我们换C来搞吧（下一个章节会通过一些例子来对比采用C来处理不见得有特 别的优势）
通过基准数据可以得出以下几个具体的结论
PHP本身性能也很不错简单功能下能够达到QPS极限也能过W
PHP框架本身对性能影响非常有限尤其是在有一定业务逻辑和数据交互的情况下几乎可以忽略
一个标准的PHP模块基准性能能够达到QPS（ cpu idle）
对比分析
很多时候大家发现PHP模块性能不行的时候就来一句“ok我们采用C重写吧”在公司内采用C/C++来写业务逻辑模块的现象到处都有在前几年甚至几乎全部都是采用C来写那时候大家写的真是一个痛苦调试难敏捷不要谈
