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[23429] 2014-12-29_徐汉彬：PHP7和HHVM的性能之争

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2014-12-29_徐汉彬：PHP7和HHVM的性能之争 徐 汉 彬 ： P H P 7 和 H H V M 的 性 能 之 争 L i n u x 中 国   2 0 1 4 - 1 2 - 2 9 最 近 ， P H P 7 和 H H V M 的 性 能 之 争 成 为 了 一 个 讨 论 热 点 ， 它 们 都 在 提 升 P H P 执 行 性 能 方 面 取 得 了 突 破 性 的 进 展 。 这 篇 文 章 ， 参 考 了 两 个 社 区 的 技 术 新 进 展 ， 为 大 家 科 普 和 介 绍 它 们 的 性 能 之 争 。 P H P 语 言 的 排 名 变 化 根 据 “ T I O B E 编 程 语 言 排 行 榜 ” （ 榜 单 虽 然 统 计 方 式 有 局 限 ， 但 是 仍 然 不 失 为 一 个 比 较 好 的 参 考 ） ， 2 0 1 0 年 P H P 最 高 曾 经 在 世 界 编 程 语 言 中 排 名 第 三 。 可 见 ， P H P 语 言 在 P C 互 联 网 时 代 的 W e b 领 域 可 谓 叱 咤 风 云 ， 擎 天 一 柱 。 在 在 P H P 程 序 员 中 ， 曾 经 流 传 着 一 个 段 子 ： 程 序 员 中 ， 曾 经 流 传 着 一 个 段 子 ： 某 女 ： 你 能 让 这 个 论 坛 的 人 都 吵 起 来 ， 我 就 跟 你 吃 饭 。   P H P 程 序 员 ： P H P 是 世 界 上 最 好 的 语 言 ！   某 论 坛 炸 锅 了 ， 各 种 吵 架 … …   某 女 ： 服 了 你 了 ， 我 们 走 吧 ！   P H P 程 序 员 ： 今 天 不 行 ， 我 一 定 要 说 服 他 们 ， P H P 必 须 是 最 好 的 语 言 。 好 了 ， 我 们 言 归 正 传 ， 语 言 本 身 无 分 好 坏 ， 只 是 在 各 自 使 用 的 场 景 中 解 决 不 同 的 问 题 。 互 联 网 的 时 代 车 轮 是 很 快 的 ， 随 着 移 动 互 联 网 的 到 来 ， 在 短 短 四 年 多 的 时 间 里 ， 移 动 端 技 术 发 展 横 扫 全 球 。 与 此 同 时 ， 各 种 语 言 群 雄 并 起 ， 而 昔 日 辉 煌 的 P H P 从 原 来 的 编 程 语 言 的 榜 单 看 ， 下 降 到 第 六 位 （ 2 0 1 4 年 1 2 月 榜 单 ） 。 于 是 ， 唱 衰 P H P 的 声 音 此 起 彼 伏 。
但 是 ， 鸟 哥 （ 惠 新 宸 ， P H P 语 言 开 发 者 之 一 ） 在 2 0 1 4 年 的 Q c o n 分 享 中 有 一 个 数 据 ， 全 球 排 名 前 1 0 0 万 的 网 站 中 ， 8 1 . 3 % 使 用 的 W e b 服 务 端 脚 本 语 言 是 P H P ， 2 0 1 3 年 同 期 是 7 8 . 3 % 。 也 就 是 说 ， P H P 的 在 W e b 服 务 方 面 并 没 有 减 少 ， 只 是 在 移 动 互 联 网 浪 潮 中 ， 增 加 了 很 多 的 其 他 语 言 技 术 的 应 用 ， 进 而 被 稀 释 了 。 最 近 关 于 P H P 7 和 H H V M 的 性 能 对 比 ， 成 为 了 一 个 热 点 的 争 议 话 题 ， 大 家 都 在 讨 论 和 关 注 哪 一 个 才 是 P H P 性 能 提 升 的 未 来 。 H H V M （ H i p H o p   V i r t u a l   M a c h i n e ） 的 起 源 H H V M 是 一 个 开 源 的 P H P 虚 拟 机 ， 使 用 J I T 的 编 译 方 式 以 及 其 他 技 术 ， 让 P H P 代 码 的 执 行 性 能 大 幅 提 升 。 据 传 ， 可 以 将 当 前 版 本 的 原 生 P H P 代 码 提 升 5 - 1 0 倍 的 执 行 性 能 。 H H V M 起 源 于 F a c e b o o k 公 司 ， F a c e b o o k 早 起 的 很 多 代 码 是 使 用 P H P 来 开 发 的 ， 但 是 ， 随 着 业 务 的 快 速 发 展 ， P H P 执 行 效 率 成 为 越 来 越 明 显 的 问 题 。 为 了 优 化 执 行 效 率 ， F a c e b o o k 在 2 0 0 8 年 就 开 始 使 用 H i p H o p ， 这 是 一 种 P H P 执 行 引 擎 ， 最 初 是 为 了 将 F a c k b o o k 的 大 量 P H P 代 码 转 成 C + + ， 以 提 高 性 能 和 节 约 资 源 。 使 用 H i p H o p 的 P H P 代 码 在 性 能 上 有 数 倍 的 提 升 。 后 来 ， F a c e b o o k 将 H i p H o p 平 台 开 源 ， 逐 渐 发 展 为 现 在 的 H H V M 。 1 .   P H P 为 什 么 慢 ？ 为 什 么 慢 ？ P H P 的 慢 是 相 对 于 C / C + + 级 别 的 语 言 来 说 ， 事 实 上 ， P H P 语 言 最 初 的 设 计 ， 就 不 是 用 来 解 决 计 算 密 集 型 的 应 用 场 景 。 我 们 可 以 这 样 粗 略 理 解 为 ， P H P 为 了 提 升 开 发 效 率 ， 而 牺 牲 了 执 行 效 率 。 我 们 知 道 P H P 一 个 很 大 的 特 点 ， 就 是 弱 类 型 特 性 ， 也 就 是 说 ， 我 可 以 随 意 定 义 一 个 变 量 ， 然 后 给 它 随 意 赋 值 为 各 种 类 型 的 数 据 。 以 一 个 i n t 整 型 数 字 为 例 子 ， 在 C 语 言 中 ： i n t   n u m   =   2 0 0 ; / / 通 常 是 4 字 节 但 是 ， 如 果 是 P H P 定 义 了 一 个 同 样 的 变 量 ， 实 际 对 应 的 存 储 结 构 则 是 ： 这 个 结 构 体 将 会 占 据 远 比 C 变 量 多 得 多 的 内 存 ， P H P 中 定 义 方 式 如 下 ：
$ a   =   2 0 0 ; / / 这 变 量 将 实 际 占 用 对 比 C 变 量 很 多 倍 的 存 储 空 间 。 其 实 对 P H P 来 说 ， 无 论 存 储 什 么 类 型 的 数 据 ， 都 是 用 上 述 “ 通 杀 ” 的 结 构 体 实 现 。 为 了 兼 容 P H P 程 序 员 的 变 量 类 型 “ 乱 入 ” ， P H P 做 到 了 对 开 发 者 的 友 好 ， 但 是 对 执 行 引 擎 很 残 酷 。 单 个 变 量 内 存 消 耗 可 能 还 不 明 显 ， 一 旦 用 到 P H P 的 数 组 等 ， 则 复 杂 度 指 数 上 升 （ 数 组 的 实 现 是 H a s h T a b l e ） 。 然 后 ， Z e n d 引 擎 执 行 时 ， 将 这 些 P H P 代 码 编 译 为 o p c o d e （ P H P 的 中 间 字 节 码 ， 格 式 有 点 类 似 于 汇 编 ） ， 由 Z e n d 引 擎 逐 行 解 释 执 行 。 无 论 是 字 符 串 的 连 接 操 作 ， 还 是 数 组 的 简 单 修 改 等 ， 几 乎 都 是 “ P H P 程 序 员 一 句 话 ， Z e n d 引 擎 跑 断 腿 ” 的 节 奏 。 因 此 ， 同 样 的 操 作 ， 对 比 C 来 说 ， P H P 消 耗 了 更 多 的 C P U 和 内 存 等 系 统 资 源 。 除 此 之 外 ， 还 有 内 存 自 动 回 收 、 变 量 类 型 判 断 等 等 ， 都 会 增 加 系 统 资 源 的 消 耗 。 例 如 ， 我 用 纯 P H P 实 现 的 快 速 排 序 函 数 和 原 生 s o r t 函 数 ， 排 序 1 0 0 0 0 个 整 型 数 字 ， 来 做 一 个 耗 时 对 比 ， 结 果 如 下 ： 原 生 的 s o r t 耗 时 3 . 4 4   m s ， 而 我 们 自 己 实 现 的 P H P 函 数 s o r t 则 是 6 8 . 7 9   m s 。 我 们 发 现 ， 两 者 执 行 效 率 差 距 巨 大 。 我 的 测 试 方 式 ， 是 计 算 函 数 执 行 前 后 的 时 间 间 隔 ， 而 不 是 整 个 P H P 脚 本 从 启 动 到 结 束 的 时 间 。 P H P 脚 本 启 动 和 关 闭 过 程 ， 本 身 有 着 一 系 列 的 初 始 化 和 清 理 工 作 ， 也 会 占 据 不 少 的 耗 时 。 通 常 情 况 下 ， P H P 执 行 效 率 的 排 行 是 ： 1 .   最 快 的 是 P H P 语 言 结 构 （ i s s e t 、 e c h o 等 ） ， P H P 语 言 的 一 部 分 （ 它 们 根 本 不 是 函 数 ） 。 2 .   然 后 比 较 快 的 就 是 P H P 的 原 生 和 拓 展 函 数 。 P H P 拓 展 ， 基 于 Z e n d   A P I 之 上 ， 用 C 实 现 的 功 能 ， 执 行 效 率 和 C + + / J a v a 是 属 于 同 一 个 数 量 级 的 。 3 .   真 正 慢 的 就 是 ， 我 们 通 过 P H P 自 己 写 的 代 码 和 函 数 。 例 如 ， 假 如 我 们 使 用 的 比 较 重 的 纯 P H P 实 现 的 框 架 ， 因 为 框 架 本 身 的 模 块 很 多 ， 所 以 ， 会 明 显 拖 累 语 言 层 面 的 执 行 效 率 ， 同 时 占 据 更 多 的 内 存 。 （ 国 内 的 Y a f 框 架 ， 以 拓 展 的 方 式 实 现 ， 因 此 执 行 效 率 远 快 于 纯 P H P 写 的 框 架 ）
在 一 般 情 况 下 ， 我 们 并 不 推 荐 用 过 P H P 实 现 逻 辑 复 杂 计 算 类 型 的 功 能 ， 尤 其 是 W e b 系 统 流 量 比 较 大 的 场 景 下 。 因 此 ， P H P 程 序 员 应 该 对 P H P 的 各 种 原 生 函 数 和 各 类 拓 展 有 一 个 比 较 广 泛 的 了 解 ， 在 具 体 的 功 能 实 现 场 景 中 ， 寻 求 更 原 生 的 解 决 方 案 （ 原 生 接 口 或 者 拓 展 ） ， 而 不 是 自 己 写 一 堆 复 杂 的 P H P 代 码 来 实 现 这 类 型 功 能 。 如 果 有 足 够 的 P H P 拓 展 开 发 实 力 ， 将 这 类 型 业 务 功 能 重 写 为 一 个 P H P 拓 展 ， 也 会 大 幅 提 升 代 码 的 执 行 效 率 。 这 是 一 个 非 常 不 错 的 方 式 ， 也 被 广 泛 应 用 P H P 优 化 中 。 但 是 ， 自 己 编 写 的 P H P 业 务 拓 展 的 缺 点 也 很 明 显 ： 1 .   拓 展 开 发 耗 时 比 较 长 ， 需 求 变 更 的 时 候 修 改 也 复 杂 ， 写 得 不 好 可 能 会 影 响 W e b 服 务 稳 定 性 。 （ 例 如 ， 在 A p a c h e 的 w o r k e r 模 式 下 ， 多 线 程 场 景 下 挂 掉 ， 会 影 响 同 一 个 进 程 下 的 其 他 正 常 子 线 程 。 如 果 是 多 线 程 的 W e b 模 式 ， 编 写 拓 展 还 需 要 支 持 线 程 安 全 ） 2 .   拓 展 在 P H P 版 本 升 级 的 时 候 ， 可 能 需 要 做 额 外 的 兼 容 工 作 。 3 .   人 员 变 动 后 的 维 护 和 接 手 成 本 也 比 较 高 。 实 际 上 ， 在 互 联 网 一 线 企 业 中 ， 更 常 见 的 解 决 方 案 ， 并 非 增 加 P H P 拓 展 ， 而 用 C / C + + 独 立 写 一 个 服 务 s e r v e r ， 然 后 P H P 通 过 s o c k e t 和 服 务 s e r v e r 通 信 来 完 成 业 务 处 理 ， 并 不 将 P H P 本 身 和 业 务 耦 合 在 一 起 。 不 过 ， W e b 服 务 大 部 分 的 性 能 瓶 颈 都 在 网 络 传 输 和 其 他 服 务 s e r v e r 的 耗 时 上 （ 例 如 M y S Q L 等 ） ， P H P 执 行 的 耗 时 在 整 体 耗 时 的 占 用 比 例 非 常 小 ， 所 以 从 业 务 角 度 来 说 ， 影 响 可 能 并 不 明 显 。 2 .   H H V M 提 升 提 升 P H P 执 行 性 能 的 方 式 执 行 性 能 的 方 式 H H V M 提 升 P H P 性 能 的 途 径 ， 采 用 的 方 式 就 是 替 代 Z e n d 引 擎 来 生 成 和 执 行 P H P 的 中 间 字 节 码 （ H H V M 生 成 自 己 格 式 的 中 间 字 节 码 ） ， 执 行 时 通 过 J I T （ J u s t   I n   T i m e ， 即 时 编 译 是 种 软 件 优 化 技 术 ， 指 在 运 行 时 才 会 去 编 译 字 节 码 为 机 器 码 ） 转 为 机 器 码 执 行 。 Z e n d 引 擎 默 认 做 法 ， 是 先 编 译 为 o p c o d e ， 然 后 再 逐 条 执 行 ， 通 常 每 条 指 令 对 应 的 是 C 语 言 级 别 的 函 数 。 如 果 我 们 产 生 大 量 重 复 的 o p c o d e （ 纯 P H P 写 的 代 码 和 函 数 ） ， 对 应 的 则 是 Z e n d 多 次 逐 条 执 行 这 些 C 代 码 。 而 J I T 所 做 的 则 是 更 进 一 步 ， 将 大 量 重 复 执 行 的 字 节 码 在 运 行 的 时 候 编 译 为 机 器 码 ， 达 到 提 高 执 行 效 率 的 目 的 。 通 常 ， 触 发 J I T 的 条 件 是 代 码 或 者 函 数 被 多 次 重 复 调 用 。
普 通 的 P H P 代 码 ， 因 为 无 法 固 定 变 量 的 类 型 ， 需 要 额 外 添 加 判 断 类 型 的 逻 辑 代 码 ， 这 样 P H P 代 码 是 不 利 于 C P U 执 行 和 优 化 的 。 因 此 ， H H V M 通 常 需 要 用 到 H a c k 写 法 （ 为 了 兼 容 某 种 特 性 而 额 外 添 加 的 技 巧 性 质 的 代 码 ） 的 P H P 代 码 来 “ 配 合 ” ， 就 是 为 了 让 变 量 类 型 固 定 ， 方 便 虚 拟 机 编 译 执 行 。 P H P 追 求 以 一 种 形 式 来 容 纳 一 切 类 型 ， 而 H a c k 则 可 以 将 被 容 纳 的 一 切 标 记 上 确 定 的 类 型 。 P H P 代 码 的 代 码 的 H a c k 写 法 的 例 子 ： 写 法 的 例 子 ： 上 面 的 例 子 中 ， P H P 代 码 主 要 被 添 加 上 了 变 量 类 型 。 H a c k 写 法 的 总 体 方 向 ， 就 是 将 之 前 “ 动 态 ” 的 写 法 变 为 “ 静 态 ” 的 写 法 ， 来 配 合 H H V M 。 H H V M 因 为 它 的 高 性 能 而 吸 引 了 不 少 人 的 关 注 ， 一 些 一 线 互 联 网 公 司 也 开 始 跟 进 使 用 。 从 纯 语 言 执 行 性 能 测 试 结 果 来 看 ， H H V M 领 先 了 开 发 中 的 P H P 7 版 本 不 少 。 不 过 ， 从 具 体 业 务 场 景 来 看 ， H H V M 和 P H P 7 的 差 距 并 没 有 那 么 大 ， 以 W o r d P r e s s 开 源 博 客 首 页 为 测 试 场 景 的 结 果 中 ， 他 们 目 前 的 差 距 并 不 明 显 。
但 是 ， P H P 7 目 前 还 在 开 发 中 ， 就 已 经 可 用 的 技 术 方 案 来 看 ， 目 前 的 H H V M 略 胜 一 筹 。 不 过 ， H H V M 的 部 署 和 应 用 都 存 在 一 些 的 问 题 ： 1 .   服 务 部 署 比 较 复 杂 ， 有 一 定 维 护 成 本 。 2 .   对 P H P 原 生 代 码 并 非 完 整 支 持 ， P H P 拓 展 也 需 要 做 适 当 的 兼 容 。 3 .   H H V M 是 个 新 虚 拟 机 ， 长 时 间 运 行 有 内 存 泄 露 。 （ 据 说 ， 一 线 互 联 网 公 司 在 应 用 这 个 技 术 时 ， 是 通 过 自 己 打 P a t c h 的 方 式 解 决 内 存 泄 露 ） H H V M 毕 竟 是 一 个 相 对 比 较 新 的 开 源 项 目 ， 发 展 到 成 熟 仍 然 需 要 一 定 时 间 。 阅 读 原 文
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