PHP 7.4 中的预加载

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在 PHP 7.4 中,添加了对预加载的支持,这是一个可以显著提高代码性能的特性。

简而言之,这是它的工作方式:

● 为了预加载文件,您需要编写一个自定义 PHP 脚本

● 该脚本在服务器启动时执行一次

● 所有预加载的文件在内存中都可用于所有请求

● 在重新启动服务器之前,对预加载文件所做的更改不会产生任何影响

让我们深入了解它。

###Opcache

虽然预加载是建立在 opcache 之上的,但它并不是完全一样的。Opcache 将获取您的 PHP 源文件,将其编译为“ opcodes”,然后将这些编译后的文件存储在磁盘上。

您可以将操作码看作是代码的底层表示,在运行时很容易解释。因此,opcache 会跳过源文件和 PHP 解释器在运行时实际需要之间的转换步骤。巨大的胜利!

但我们还有更多的收获。Opcached 文件不知道其他文件。如果类 a 是从类 B 扩展而来的,那么仍然需要在运行时将它们链接在一起。此外,opcache 执行检查以查看源文件是否被修改,并将基于此使其缓存失效。

因此,这就是预加载发挥作用的地方:它不仅将源文件编译为操作码,而且还将相关的类、特征和接口链接在一起。然后,它将这个“已编译”的可运行代码 blob(即:PHP 解释器可以使用的代码)保存在内存中。

现在,当请求到达服务器时,它可以使用已经加载到内存中的部分代码库,而不会产生任何开销。

那么,我们所说的“代码库的一部分”是什么呢?

###实践中的预加载

为了进行预加载,开发人员必须告知服务器要加载哪些文件。这是用一个简单的 PHP 脚本完成的,确实没有什么困难。

规则很简单:

● 您提供一个预加载脚本,并使用 opcache.preload 命令将其链接到您的 php.ini 文件中。

● 您要预加载的每个 PHP 文件都应该传递到 opcache_compile_file(),或者在预加载脚本中只需要一次。

假设您想要预加载一个框架,例如 Laravel。您的脚本必须遍历 vendor/laravel 目录中的所有 PHP 文件,并将它们一个接一个地添加。

在 php.ini 中链接到此脚本的方法如下:

opcache.preload=/path/to/project/preload.php

这是一个虚拟的实现:


$files = /* An array of files you want to preload */;

foreach ($files as $file) {

    opcache_compile_file($file);

}

#警告:无法预加载未链接的类

等等,有一个警告!为了预加载文件,还必须预加载它们的依赖项(接口,特征和父类)。

如果类依赖项有任何问题,则会在服务器启动时通知您:


Can't preload unlinked class

Illuminate\Database\Query\JoinClause:

Unknown parent

Illuminate\Database\Query\Builder

看,opcache_compile_file()将解析一个文件,但不执行它。这意味着如果一个类有未预加载的依赖项,它本身也不能预加载。

这不是一个致命的问题,您的服务器可以正常工作。但你不会得到所有你想要的预加载文件。

幸运的是,还有一种确保链接文件也被加载的方法:您可以使用 require_once 代替 opcache_compile_file,让已注册的 autoloader(可能是 composer 的)负责其余的工作。


$files = /* All files in eg. vendor/laravel */;

foreach ($files as $file) {

    require_once($file);

}

还有一些需要注意的地方。例如,如果您试图预加载 Laravel,那么框架中的一些类依赖于其他尚不存在的类。例如,文件系统缓存类\ lighting \ filesystem \ cache 依赖于\League\Flysystem\Cached\Storage\AbstractCache,如果您从未使用过文件系统缓存,则可能无法将其安装到您的项目中。

尝试预加载所有内容时,您可能会遇到“class not found”错误。幸运的是,在默认的 Laravel 安装中,只有少数这些类,可以轻易忽略。为了方便起见,我编写了一个小小的 preloader 类,以使忽略文件更容易,如下所示:

class Preloader

{

    private array $ignores = [];

    private static int $count = 0;

    private array $paths;

    private array $fileMap;

    public function __construct(string ...$paths)

    {

        $this->paths = $paths;

        // We'll use composer's classmap

        // to easily find which classes to autoload,

        // based on their filename

        $classMap = require __DIR__ . '/vendor/composer/autoload_classmap.php';

        $this->fileMap = array_flip($classMap);

    }

   

    public function paths(string ...$paths): Preloader

    {

        $this->paths = array_merge(

            $this->paths,

            $paths

        );

        return $this;

    }

    public function ignore(string ...$names): Preloader

    {

        $this->ignores = array_merge(

            $this->ignores,

            $names

        );

        return $this;

    }

    public function load(): void

    {

        // We'll loop over all registered paths

        // and load them one by one

        foreach ($this->paths as $path) {

            $this->loadPath(rtrim($path, '/'));

        }

        $count = self::$count;

        echo "[Preloader] Preloaded {$count} classes" . PHP_EOL;

    }

    private function loadPath(string $path): void

    {

        // If the current path is a directory,

        // we'll load all files in it

        if (is_dir($path)) {

            $this->loadDir($path);

            return;

        }

        // Otherwise we'll just load this one file

        $this->loadFile($path);

    }

    private function loadDir(string $path): void

    {

        $handle = opendir($path);

        // We'll loop over all files and directories

        // in the current path,

        // and load them one by one

        while ($file = readdir($handle)) {

            if (in_array($file, ['.', '..'])) {

                continue;

            }

            $this->loadPath("{$path}/{$file}");

        }

        closedir($handle);

    }

    private function loadFile(string $path): void

    {

        // We resolve the classname from composer's autoload mapping

        $class = $this->fileMap[$path] ?? null;

        // And use it to make sure the class shouldn't be ignored

        if ($this->shouldIgnore($class)) {

            return;

        }

        // Finally we require the path,

        // causing all its dependencies to be loaded as well

        require_once($path);

        self::$count++;

        echo "[Preloader] Preloaded `{$class}`" . PHP_EOL;

    }

    private function shouldIgnore(?string $name): bool

    {

        if ($name === null) {

            return true;

        }

        foreach ($this->ignores as $ignore) {

            if (strpos($name, $ignore) === 0) {

                return true;

            }

        }

        return false;

    }

}

通过在相同的预加载脚本中添加此类,我们现在可以像这样加载整个 Laravel 框架:

// …

(new Preloader())

    ->paths(__DIR__ . '/vendor/laravel')

    ->ignore(

        \Illuminate\Filesystem\Cache::class,

        \Illuminate\Log\LogManager::class,

        \Illuminate\Http\Testing\File::class,

        \Illuminate\Http\UploadedFile::class,

        \Illuminate\Support\Carbon::class,

    )

    ->load();

#有效吗?

这当然是最重要的问题:所有文件都正确加载了吗?您可以简单地通过重新启动服务器来测试它,然后将 opcache_get_status()的输出转储到 PHP 脚本中。您将看到它有一个名为 preload_statistics 的键,它将列出所有预加载的函数、类和脚本;以及预加载文件消耗的内存。

###Composer 支持

一个很有前途的特性可能是基于 composer 的自动预加载解决方案,它已经被大多数现代 PHP 项目所使用。人们正在努力在 composer.json 中添加预加载配置选项,它将为您生成预加载文件!目前,此功能仍在开发中,但您可以在此处关注。

#服务器要求

在使用预加载时,关于 devops 方面还有两件更重要的事情需要提及。

您已经知道,需要在 php.ini 中指定一个条目才能进行预加载。这意味着如果您使用共享主机,您将无法自由地配置 PHP。实际上,您需要一个专用的(虚拟)服务器,以便能够为单个项目优化预加载的文件。记住这一点。

还要记住,每次需要重新加载内存文件时,都需要重新启动服务器(如果使用 php-fpm 就足够了)。这对大多数人来说似乎是显而易见的,但仍然值得一提。

###性能

现在到最重要的问题:预加载真的能提高性能吗?

答案是肯定的:Ben Morel 分享了一些基准测试,可以在之前链接的相同的 composer 问题中找到。

有趣的是,您可以决定仅预加载“hot classes”,它们是代码库中经常使用的类。Ben 的基准测试显示,只加载大约 100 个热门类,实际上可以获得比预加载所有类更好的性能收益。这是性能提升 13% 和 17% 的区别。

当然,应该预加载哪些类取决于您的特定项目。明智的做法是在开始时尽可能多地预加载。如果您确实需要少量的百分比增长,您将不得不在运行时监视您的代码。

当然,所有这些工作都可以自动化,将来可能会实现。

现在,最重要的是要记住 composer 将添加支持,这样您就不必自己制作预加载文件,并且只要您完全控制了此功能,就可以在服务器上轻松设置此功能。

  • PHP

    PHP(Hypertext Preprocessor)是一种开源脚本语言。语法吸收了 C 语言、 Java 和 Perl 的特点,主要适用于 Web 开发领域,据说是世界上最好的编程语言。

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