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/PnuxRed 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 ‘./actions/indexAction.php’;
$objAction = new indexAction();
$objAction->init();
$objAction->execute();
?>
Acitons/indexAction.php裡面的代碼如下
<?php
class indexAction
{
pubPc function execute()
{
echo ‘hello, world!’;
}
}
?>
通過壓力工具測試結果如下：
3.3裸PHP框架性能
為了和3.2的對比，基於bingo2框架實現了類似的功能。代碼如下
<?php
require_once ‘Bingo/Controller/Front.php’;
$objFrontController = Bingo_Controller_Front::getInstance(array(
‘actionDir’ => ‘./actions’,
));
$objFrontController->dispatch();
壓力測試結果如下：
從該測試結果可以看出：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標准PHP模塊的基准性能
所謂標准PHP模塊，是指一個PHP模塊所必須要具體的基本功能：
路由分發。
自動加載。
LOG初始化&Notice日志打印。所以的UI請求都一條標准的日志。
錯誤處理。
時間校正。
自動計算每個階段耗時開銷。
編碼識別&編碼轉化。
標准配置文件的解析和調用
采用bingo2的代碼自動生成工具產生標准的測試PHP模塊：test。
測試結果如下：
3.5結論
從測試數據的結論來看，PHP本身的性能還是可以的。基准性能完全能夠達到幾千甚至上W的QPS。至於為什麼在大多數的PHP模塊中表現不佳， 其實這個時候更應該去找出系統的瓶頸點，而是簡單的說OK，PHP不行，那我們換C來搞吧。（下一個章節，會通過一些例子來對比，采用C來處理不見得有特 別的優勢）
通過基准數據，可以得出以下幾個具體的結論：
1.PHP本身性能也很不錯。簡單功能下能夠達到5000QPS，極限也能過W。
2.PHP框架本身對性能影響非常有限。尤其是在有一定業務邏輯和數據交互的情況下，幾乎可以忽略。
3.一個標准的PHP模塊，基准性能能夠達到2000QPS（80 cpu idle）。
4.對比分析
很多時候，大家發現PHP模塊性能不行的時候，就來一句“ok，我們采用C重寫吧”。在公司內，采用C/C++來寫業務邏輯模塊的現象到處都有，在前幾年甚至幾乎全部都是采用C來寫。那時候大家寫的真是一個痛苦：調試難、敏捷不要談。
