拉斯姆斯·勒多夫谈HHVM与PHP7

2018-09-18 18:20:10 济南网站建设

什么是 HHVM?

在2008年,Facebook 启动了一项工作,计划开发一个工具 将 PHP 脚本转换成 C++,这样就可以被编译后在 web 服务器上运行。目的是节省服务器资源,这是一个很重要的目标,因为 Facebook 的用户量正在快速增长。从这个意义上讲,这个项目是成功的,因为它可以让服务器处理之前五到六倍的请求量。

时间回到2010年,Facebook ?#22982;?#21153;器需求已经增加了很多,是时候考虑用新的创新来提升更大的效?#30465;?#22522;于这个需求,Facebook 开发了 HHVM。

HHVM 使用了 Just-In-Time (JIT) 编译方式将 PHP 代码转换成某种字节码。接下来把字节码再转换成机器码并进行优化,让它尽可能快的运行。

什么是PHP 7?

PHP 7 是 PHP 社区对 HHVM 的回应。PHP 7 发布的预览版本号称比之前的 PHP 5 的性能要提升100%。

你可能会问 PHP 的版本直接从 PHP5 跳到了 PHP7,答案是这样的:PHP6 的开发开始于2005年,但是它的进展过于缓慢又出现了很多的问题,这样 PHP6 在它还没有发布正式版本之前就有了?#32531;?#30340;名声。所以PHP社区决定给这个语言的新版本直?#29992;?#21517;为 PHP7。

真正的问题不是 PHP5 和 PHP7 之间的比较,因为已经很明显了 PHP7 提供了更快速的运行速?#21462;?#20294;是我们想比较的是 PHP7 和 HHVM。很多专家已经分别使用了这两个方法来处理PHP代码,并且揭示了一些有趣的结论。

PHP7新特性:

1. 标量类型和返回类型声明(Scalar Type Declarations & Scalar Type Declarations)

PHP语言一个非常重要的特点就是“弱类型”,它让PHP的程序变得非常容易编写,新手接触PHP能够快速上手,不过,它也伴随着一些争议。支?#30452;?#37327;类型的定义,可以说是革新性质的变化,PHP开始以可选?#22982;?#24335;支持类型定义。除此之外,还引入了一个开关指令declare(strict_type=1);,当这个指令一旦开启,将会强制当前文件下的程序遵循?#32454;?#30340;函数传参类型和返回类型。

2. 更多的Error变为可捕获的Exception

PHP7实现了一个全局的throwable接口,原来的Exception和部分Error都实现了这个接口(interface), 以接口?#22982;?#24335;定义了异常的继承结构。于是,PHP7中更多的Error变为可捕获的Exception返回给开发者,如果不进行捕获则为Error,如果捕获就变为一个可在程序内处理的Exception。这些可被捕获的Error通常都是?#25442;?#23545;程序造成致命伤害的Error,例如函数不存。PHP7进一步方便开发者处理,让开发者对程序的掌控能力更强。因为在默认情况下,Error会直接导致程序中断,而PHP7则提供捕获并且处理的能力,让程序继续执行下去,为程序员提供更灵活的选择。

例如,执行一个我们不确定是否存在的函数,PHP5兼容的做法是在函数被调用之前追加的判断function_exist,而PHP7则支持捕获Exception的处理方式。
 

3. AST(Abstract Syntax Tree,抽象语法树)

AST在PHP编译过程作为一个中间件的角色,替换原来直接从解释器吐出opcode?#22982;?#24335;,?#23186;?#37322;器(parser)和编译器(compliler)解耦,可以减少一些Hack代码,同时,让实现更容易理解和可维护。


HHVM 是?#21576;?#20026;自家网站特?#36828;可?#23458;制的PHP优化机制,不见得适用任何网站。但拉斯姆斯·勒多夫表示,新版目标之一就是要让任何网站开发者,就连使用开发框架Drupal、开源电子商务系统Opencart时,都能有不输使用HHVM 技术的性能。在新版发表前夕,他也趁来台参加PHPConf Taiwan年会时,分享PHP 7性能大突破的关键。

一个20年来历经了多 次改版和无数次优化的成熟语言,还能?#34892;?#33021;提高一倍的突破绝?#19988;资攏?#25289;斯姆斯·勒多夫坦言,不像一般新项目多半容易?#39029;?#35768;多改进空间,新版PHP并非修改部分程序就达到了如此的成果。反而是,透过大量细节优化和性能累加 后,PHP 7才具备了不输HHVM的执行性能。

拉斯姆斯·勒多夫与PHP核心贡献团队花了许多心力减少程序运作时搬动的内存位数,由此加速执行的性能。例如,PHP?#20889;?#23384;变量的数据架构zval从24位 缩减至16位、Hashtable从72位减少至56位,并检视PHP中的函式,思考有无任何改进性能?#30446;?#38388;。

除了从减少内存的使用着手 外,拉斯姆斯·勒多夫更检视CPU的Cache line的运作原理,了解程序代码如何与CPU互动、编译程序如何在新CPU架构下编译程序代码等细节,确保PHP 7的程序代码符合现代CPU的架构。虽然每个项目的优化对性能贡献都低于0.5%,但由于优化?#21335;?#30446;很多,或是某项改善的功能会被应用程序反复呼叫,整体 修正的综效结果就能有如此大的进展。

受HHVM刺激,决定打造兼具性能与功能的PHP

?#31216;?#32593;站为了优化PHP运作,搭配JIT编 译而打造出虚拟机HHVM。而HHVM虽然拥有快速的执行性能,其为特定用途优化的设计,只能满足小部分的开发者。反之,拉斯姆斯·勒多夫除了想提升PHP的性能表现外,也想要同时满足高端使用者以及业余使用者的需求,让PHP 7成为兼备性能表现及通用功能的程序语言。

然而,开发符合市场上少部分人使用的程序语言并不是难事,但是PHP项目瞄准许多对象,必须同时符合业余使用者及专业开发者需求的原则下,开发难以面面俱 到,因为总是会有部分族群的需求无法被满足,「这就像拿水管大范围的喷洒,而每个人衣服都会被水沾湿一点,但是?#25442;?#26377;人的衣服完全湿透。」拉斯姆斯·勒多夫比喻。

不使用外挂框架的PHP的运算性能表现都很优异,但是受到外加框架的影响,原本可以在数秒内处理上千个网页要求的 PHP,性能大幅下降,变为只能处理数十个要求。拉斯姆斯·勒多夫表示,在HHVM出?#31181;?#21069;,相较于对PHP性能表现的要求,使用者比较在意PHP能否降低网页开发的?#35759;齲?#32780;这些框架能让开发者的工作变得 比较简单。但是在?#31216;?#32593;站推出HHVM后,引出许多重视PHP性能表现的使用者,让拉斯姆斯·勒多夫意识到许多使用者?#34892;?#33021;表现的需求。他开始思考如何将HHVM的JIT架构与PHP融合。

但拉斯姆斯·勒多夫表示,PHP与HHVM两者在架构设计上相当不同,例如,HHVM的多线程架构并不是很稳固。此外,HHVM的可移植性并不佳,离可以在 Windows平台上运作还有很大一段路,而PHP有很多开发者在Windows环境开发,而HHVM无法?#23637;?#21040;那些使用者。

拉斯姆斯·勒多夫表示,他不能放弃PHP的主要架构,虽然他们曾经考虑过融合两者,但是,HHVM在使用上有很多?#21335;?#21046;。虽然HHVM对?#31216;?#32593;站及 许多开发者是非常好的工具,但对于PHP项目来说,HHVM的使用范畴还?#36824;?#23485;广,只能符合?#31216;?#32593;站或是Wikipedia等特定项目的需求。

非强型别语言的PHP,导入JIT是难上加难

然而,在PHP中加入JIT编译是件非常困难的?#34385;欏?#25289;斯姆斯·勒多夫表示,JIT必须学会辨认程序的运作模(Patterns),例如了解哪些部份为重要的程序代码,并且在程序运作前,预测程序被呼叫的时 机,或是哪些部分的程序会呼叫。

拉斯姆斯·勒多夫比喻,在许多汽车中,JIT必须能预测哪部分的车子会右转、哪部分的车子会左转或是某些颜色汽车会直行,「而JIT必须要全部预测正确,否则性能会大大的降低。」但是,如果预测正确,程序执行性能则会大大提升。

在一般的程序语言的编译中加入JIT已属不易,拉斯姆斯·勒多夫表示,由于PHP的动态属性(dynamic)让加入JIT是难上加?#36873;?#20182;举例,开发者宣告参数$a值为1,但不代表程序所有的$ a的值都为1,由于PHP中参数值可以很轻易地重新定义。在C语言中,当开发者宣告参数a为整数,则a永远为整数。如果程序中有任何地方宣告a是整数以外 的类型,连编译都无法执行。而因为C语?#28304;?#31181;强型别的程序语言,「JIT可以预测变量a为整数,但是在PHP中,我们没有这种奢侈。」他解释,HHVM的 做法为当JIT得知a是整数型别后,则假设a永远为整数。

而HHVM为了在使用JIT编译,某种程度上受限了PHP?#22982;?#23637;。HHVM的用户 必须清楚宣告变量的性质,但是使用PHP的开发者,可以先宣告没?#34892;?#36136;的类别(Class),后续再指定类别的变量属性。「在没有任何限制下,将JIT加 入PHP是我们要做的事。」他表示,PHP必须顾及Wordpress、Drupal等框架的开发者,不能?#25105;?#20572;止?#28304;?#20123;框架的支持。故与HHVM相 比,PHP在打造JIT的条件限制更多。

但是,「这不代表我们不能做JIT。此外,我们也要控制PHP?#22982;?#23637;走向。」拉斯姆斯·勒多夫表示。

目前,PHP核心贡献者之一的Dmitry Stogov开发一个原型JIT,并且使用某些实验性的应用程序去测试运作。拉斯姆斯·勒多夫表示,如果将此JIT用于执行某些重复性的运算或是循环程序,得以让PHP 7性能又再快上10倍。

不过他也坦承,当此实验性的JIT用于Wordpress时,并未得到任何加速效果,「我们想要打造的JIT不是要在大学课本上学到的东西,而是能在真实世 界中运作的JIT。」他表示。因为PHP一?#20493;?#25265;持如此的理想,试图解决人们生活中的问题,并且能真实世界中在线环?#25345;?#36816;作,而不只是存在课本中的理论。

拉斯姆斯·勒多夫表示,在PHP刚问世时,他每天至少花16个小时开发PHP。但目前他已经逐渐减少?#24230;?#24320;发,转而投注心力在世界各地宣传及演讲。他打趣地 表示:「与其自己开发,不如激励远比我聪明,又愿意一天花十八小时写程序的人去开发PHP。」他表示,他的最终目标是PHP中没有任何一行?#20260;?#25152;撰写的程 序代码,「任何在成长中?#21335;?#30446;都不应该由一个开发者主导,老旧的程序代码应该被新的程序代码替换。」而他认为,其他开发者应该以此为目标。

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