提升PHP性能之改变Zend引擎分发方式

 

　　从PHP5.1开始,PHP提供了用户对Zend VM执行分发方式的选择接口.

　　之前的文章中, 我也提过这方面的内容, Zend虚拟机在执行的时候, 对于编译生成的op_array中的每一条opline的opcode都会分发到相应的处理器(zend_vm_def.h定义)执行, 而按照分发的方式不同, 分发过程可以分为CALL, SWITCH, 和GOTO三种类型.

　　默认是CALL方式, 也就是所有的opcode处理器都定义为函数, 然后虚拟机调用. 这种方式是传统的方式, 也一般被认为是最稳定的方式.

　　SWITCH方式和GOTO方式则和其命名的意义相同, 分别通过switch和goto来分发opcode到对应的处理逻辑(段).

　　官方给出的描述是:

　　CALL – Uses function handlers for opcodes

　　SWITCH – Uses switch() statement for opcode dispatch

　　GOTO – Uses goto for opcode dispatch (threaded opcodes architecture)

　　GOTO is usually (depends on CPU and compiler) faster than SWITCH, which

　　tends to be slightly faster than CALL.

　　CALL is default because it doesn’t take very long to compile as opposed

　　to the other two and in general the speed is quite close to the others.

　　那么如果使用GOTO方式, 效率上到底能提高多少呢?

　　今天我就分别使用各种方式来测试一番, 测试脚本bench.php.

　　第一点被证明的就是, 官方说的GOTO方式编译耗时显著高于其他俩种方式, 我一开始在虚拟机上编译, 每次都Hangup(囧), 最后只好换了个强劲点的物理机, 大约3分钟后, 编译成功..

　　测试环境:

 

　　PHP 5.3.0 Linux

　　AMD Opteron(tm) Processor 270(2G) X 4 6G Memory

 

　　编译参数:

 

　　./configure --with-zend-vm=CALL/GOTO/SWITCH

 

　　测试结果如下(都是三次取中值):

　　CALL方式:

 

　　laruence@dev01.tc$ sapi/cli/php bench.php

　　simple 0.358

　　simplecall 0.418

　　simpleucall 0.405

　　simpleudcall 0.424

　　mandel 1.011

　　mandel2 1.238

　　ackermann(7) 0.375

　　ary(50000) 0.083

　　ary2(50000) 0.075

　　ary3(2000) 0.561

　　fibo(30) 1.156

　　hash1(50000) 0.114

　　hash2(500) 0.091

　　heapsort(20000) 0.270

　　matrix(20) 0.276

　　nestedloop(12) 0.599

　　sieve(30) 0.350

　　strcat(200000) 0.039

　　------------------------

　　Total 7.844

 

　　SWITCH方式:

 

　　laruence@dev01.tc$ sapi/cli/php bench.php

　　simple 0.393

　　simplecall 0.414

　　simpleucall 0.424

　　simpleudcall 0.445

　　mandel 1.007

　　mandel2 1.254

　　ackermann(7) 0.392

　　ary(50000) 0.084

　　ary2(50000) 0.073

　　ary3(2000) 0.593

　　fibo(30) 1.185

　　hash1(50000) 0.120

　　hash2(500) 0.092

　　heapsort(20000) 0.285

　　matrix(20) 0.295

　　nestedloop(12) 0.678

　　sieve(30) 0.359

　　strcat(200000) 0.042

　　------------------------

　　Total 8.138

 

　　GOTO方式 :

 

　　laruence@dev01.tc$ sapi/cli/php bench.php

　　simple 0.306

　　simplecall 0.373

　　simpleucall 0.369

　　simpleudcall 0.385

　　mandel 0.879

　　mandel2 1.132

　　ackermann(7) 0.356

　　ary(50000) 0.081

　　ary2(50000) 0.073

　　ary3(2000) 0.525

　　fibo(30) 1.043

　　hash1(50000) 0.111

　　hash2(500) 0.088

　　heapsort(20000) 0.247

　　matrix(20) 0.247

　　nestedloop(12) 0.519

　　sieve(30) 0.331

　　strcat(200000) 0.037

　　------------------------

　　Total 7.103

 

　　可见, GOTO方式最快, SWITCH方式最慢.和官方的描述稍有不符.

　　GOTO方式比其默认的CALL方式, 性能提升还是比较明显的.

　　所以, 如果你希望让PHP发挥到机制, 改变Zend VM的分发方式, 也可以做为一个考虑因素.

　　附:

　　使用GOTO方式的configure选项:

 

　　--with-zend-vm=GOTO

 

　　也可以在Zend目录下使用:

 

　　php zend_vm_gen.php --with-vm-kind=[CALL|GOTO|SWITH]

 

　　测试脚本bench.php

 

　　

　　/**

　　* PHP Perf Bench Test Script

　　*/

　　function simple() {

　　$a = 0;

　　for ($i = 0; $i <1000000; $i++)

　　$a++;

　　$thisisanotherlOngname= 0;

　　for ($thisisalOngname= 0; $thisisalongname <1000000; $thisisalongname++)

　　$thisisanotherlongname++;

　　}

　　/****/

　　function simplecall() {

　　for ($i = 0; $i <1000000; $i++)

　　strlen("hallo");

　　}

　　/****/

　　function hallo($a) {

　　}

　　function simpleucall() {

　　for ($i = 0; $i <1000000; $i++)

　　hallo("hallo");

　　}

　　/****/

　　function simpleudcall() {

　　for ($i = 0; $i <1000000; $i++)

　　hallo2("hallo");

　　}

　　function hallo2($a) {

　　}

　　/****/

　　function mandel() {

　　$w1=50;

　　$h1=150;

　　$recen=-.45;

　　$imcen=0.0;

　　$r=0.7;

　　$s=0; $rec=0; $imc=0; $re=0; $im=0; $re2=0; $im2=0;

　　$x=0; $y=0; $w2=0; $h2=0; $color=0;

　　$s=2*$r/$w1;

　　$w2=40;

　　$h2=12;

　　for ($y=0 ; $y<=$w1; $y=$y+1) {

　　$imc=$s*($y-$h2)+$imcen;

　　for ($x=0 ; $x<=$h1; $x=$x+1) {

　　$rec=$s*($x-$w2)+$recen;

　　$re=$rec;

　　$im=$imc;

　　$color=1000;

　　$re2=$re*$re;

　　$im2=$im*$im;

　　while( ((($re2+$im2)<1000000) && $color>0)) {

　　$im=$re*$im*2+$imc;

　　$re=$re2-$im2+$rec;

　　$re2=$re*$re;

　　$im2=$im*$im;

　　$color=$color-1;

　　}

　　if ( $color==0 ) {

　　print "_";

　　} else {

　　print "#";

　　}

　　}

　　print "
";

　　flush();

　　}

　　}

　　/****/

　　function mandel2() {

　　$b = " .:,;!/>)|&IH%*#";

　　//float r, i, z, Z, t, c, C;

　　for ($y=30; printf("\n"), $C = $y*0.1 - 1.5, $y--;){

　　for ($x=0; $c = $x*0.04 - 2, $z=0, $Z=0, $x++ <75;){

　　for ($r=$c, $i=$C, $k=0; $t = $z*$z - $Z*$Z + $r, $Z = 2*$z*$Z + $i, $z=$t, $k<5000; $k++)

　　if ($z*$z + $Z*$Z > 500000) break;

　　echo $b[$k%16];

　　}

　　}

　　}

　　/****/

　　function Ack($m, $n){

　　if($m == 0) return $n+1;

　　if($n == 0) return Ack($m-1, 1);

　　return Ack($m - 1, Ack($m, ($n - 1)));

　　}

　　function ackermann($n) {

　　$r = Ack(3,$n);

　　print "Ack(3,$n): $r\n";

　　}

　　/****/

　　function ary($n) {

　　for ($i=0; $i<$n; $i++) {

　　$X[$i] = $i;

　　}

　　for ($i=$n-1; $i>=0; $i--) {

　　$Y[$i] = $X[$i];

　　}

　　$last = $n-1;

　　print "$Y[$last]\n";

　　}

　　/****/

　　function ary2($n) {

　　for ($i=0; $i<$n;) {

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　$X[$i] = $i; ++$i;

　　}

　　for ($i=$n-1; $i>=0;) {

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　$Y[$i] = $X[$i]; --$i;

　　}

　　$last = $n-1;

　　print "$Y[$last]\n";

　　}

　　/****/

　　function ary3($n) {

　　for ($i=0; $i<$n; $i++) {

　　$X[$i] = $i + 1;

　　$Y[$i] = 0;

　　}

　　for ($k=0; $k<1000; $k++) {

　　for ($i=$n-1; $i>=0; $i--) {

　　$Y[$i] += $X[$i];

　　}

　　}

　　$last = $n-1;

　　print "$Y[0] $Y[$last]\n";

　　}

　　/****/

　　function fibo_r($n){

　　return(($n <2) ? 1 : fibo_r($n - 2) + fibo_r($n - 1));

　　}

　　function fibo($n) {

　　$r = fibo_r($n);

　　print "$r\n";

　　}

　　/****/

　　function hash1($n) {

　　for ($i = 1; $i <= $n; $i++) {

　　$X[dechex($i)] = $i;

　　}

　　$c = 0;

　　for ($i = $n; $i > 0; $i--) {

　　if ($X[dechex($i)]) { $c++; }

　　}

　　print "$c\n";

　　}

　　/****/

　　function hash2($n) {

　　for ($i = 0; $i <$n; $i++) {

　　$hash1["foo_$i"] = $i;

　　$hash2["foo_$i"] = 0;

　　}

　　for ($i = $n; $i > 0; $i--) {

　　foreach($hash1 as $key => $value) $hash2[$key] += $value;

　　}

　　$first = "foo_0";

　　$last = "foo_".($n-1);

　　print "$hash1[$first] $hash1[$last] $hash2[$first] $hash2[$last]\n";

　　}

　　/****/

　　function gen_random ($n) {

　　global $LAST;

　　return( ($n * ($LAST = ($LAST * IA + IC) % IM)) / IM );

　　}

　　function heapsort_r($n, &$ra) {

　　$l = ($n >> 1) + 1;

　　$ir = $n;

　　while (1) {

　　if ($l > 1) {

　　$rra = $ra[--$l];

　　} else {

　　$rra = $ra[$ir];

　　$ra[$ir] = $ra[1];

　　if (--$ir == 1) {

　　$ra[1] = $rra;

　　return;

　　}

　　}

　　$i = $l;

　　$j = $l <<1;

　　while ($j <= $ir) {

　　if (($j <$ir) && ($ra[$j] <$ra[$j+1])) {

　　$j++;

　　}

　　if ($rra <$ra[$j]) {

　　$ra[$i] = $ra[$j];

　　$j += ($i = $j);

　　} else {

　　$j = $ir + 1;

　　}

　　}

　　$ra[$i] = $rra;

　　}

　　}

　　function heapsort($N) {

　　global $LAST;

　　define("IM", 139968);

　　define("IA", 3877);

　　define("IC", 29573);

　　$LAST = 42;

　　for ($i=1; $i<=$N; $i++) {

　　$ary[$i] = gen_random(1);

　　}

　　heapsort_r($N, $ary);

　　printf("%.10f\n", $ary[$N]);

　　}

　　/****/

　　function mkmatrix ($rows, $cols) {

　　$count = 1;

　　$mx = array();

　　for ($i=0; $i<$rows; $i++) {

　　for ($j=0; $j<$cols; $j++) {

　　$mx[$i][$j] = $count++;

　　}

　　}

　　return($mx);

　　}

　　function mmult ($rows, $cols, $m1, $m2) {

　　$m3 = array();

　　for ($i=0; $i<$rows; $i++) {

　　for ($j=0; $j<$cols; $j++) {

　　$x = 0;

　　for ($k=0; $k<$cols; $k++) {

　　$x += $m1[$i][$k] * $m2[$k][$j];

　　}

　　$m3[$i][$j] = $x;

　　}

　　}

　　return($m3);

　　}

　　function matrix($n) {

　　$SIZE = 30;

　　$m1 = mkmatrix($SIZE, $SIZE);

　　$m2 = mkmatrix($SIZE, $SIZE);

　　while ($n--) {

　　$mm = mmult($SIZE, $SIZE, $m1, $m2);

　　}

　　print "{$mm[0][0]} {$mm[2][3]} {$mm[3][2]} {$mm[4][4]}\n";

　　}

　　/****/

　　function nestedloop($n) {

　　$x = 0;

　　for ($a=0; $a<$n; $a++)

　　for ($b=0; $b<$n; $b++)

　　for ($c=0; $c<$n; $c++)

　　for ($d=0; $d<$n; $d++)

　　for ($e=0; $e<$n; $e++)

　　for ($f=0; $f<$n; $f++)

　　$x++;

　　print "$x\n";

　　}

　　/****/

　　function sieve($n) {

　　$count = 0;

　　while ($n-- > 0) {

　　$count = 0;

　　$flags = range (0,8192);

　　for ($i=2; $i<8193; $i++) {

　　if ($flags[$i] > 0) {

　　for ($k=$i+$i; $k <= 8192; $k+=$i) {

　　$flags[$k] = 0;

　　}

　　$count++;

　　}

　　}

　　}

　　print "Count: $count\n";

　　}

　　/****/

　　function strcat($n) {

　　$str = "";

　　while ($n-- > 0) {

　　$str .= "hello\n";

　　}

　　$len = strlen($str);

　　print "$len\n";

　　}

　　/*****/

　　function getmicrotime()

　　{

　　$t = gettimeofday();

　　return ($t[&＃39;sec&＃39;] + $t[&＃39;usec&＃39;] / 1000000);

　　}

　　function start_test()

　　{

　　ob_start();

　　return getmicrotime();

　　}

　　function end_test($start, $name)

　　{

　　global $total;

　　$end = getmicrotime();

　　ob_end_clean();

　　$total += $end-$start;

　　$num = number_format($end-$start,3);

　　$pad = str_repeat(" ", 24-strlen($name)-strlen($num));

　　echo $name.$pad.$num."\n";

　　ob_start();

　　return getmicrotime();

　　}

　　function total()

　　{

　　global $total;

　　$pad = str_repeat("-", 24);

　　echo $pad."\n";

　　$num = number_format($total,3);

　　$pad = str_repeat(" ", 24-strlen("Total")-strlen($num));

　　echo "Total".$pad.$num."\n";

　　}

　　$t0 = $t = start_test();

　　simple();

　　$t = end_test($t, "simple");

　　simplecall();

　　$t = end_test($t, "simplecall");

　　simpleucall();

　　$t = end_test($t, "simpleucall");

　　simpleudcall();

　　$t = end_test($t, "simpleudcall");

　　mandel();

　　$t = end_test($t, "mandel");

　　mandel2();

　　$t = end_test($t, "mandel2");

　　ackermann(7);

　　$t = end_test($t, "ackermann(7)");

　　ary(50000);

　　$t = end_test($t, "ary(50000)");

　　ary2(50000);

　　$t = end_test($t, "ary2(50000)");

　　ary3(2000);

　　$t = end_test($t, "ary3(2000)");

　　fibo(30);

　　$t = end_test($t, "fibo(30)");

　　hash1(50000);

　　$t = end_test($t, "hash1(50000)");

　　hash2(500);

　　$t = end_test($t, "hash2(500)");

　　heapsort(20000);

　　$t = end_test($t, "heapsort(20000)");

　　matrix(20);

　　$t = end_test($t, "matrix(20)");

　　nestedloop(12);

　　$t = end_test($t, "nestedloop(12)");

　　sieve(30);

　　$t = end_test($t, "sieve(30)");

　　strcat(200000);

　　$t = end_test($t, "strcat(200000)");

　　total($t0, "Total");

　　?>