HHVM

HHVM

HHVM是什么？

HHVM(HipHop VM)是Fackbook推出用于在执行PHP代码的虚拟机，是一个PHP的JIT编译器，具有产生快速代码和及时编译的优点。

HHVM能干什么？

HHVM脚本主要应用服务器端脚本和命令行脚本两大领域，专注于服务器端脚本，如收集表单数据、生成动态页面、发送接受COOKIE等。

HHVM为什么比ZendEngine快？

HHVM是Facebook开发的高性能PHP虚拟机，宣称比官方Zend快9倍。

PHP使用的Zend虚拟机(VM)，首先会先将PHP代码编译成二进制指令opcode，然后逐条执行，每条opcode指令都对应一个C函数。对于PHP的用户函数、运行时局部变量、常量会存在一个Hashtable中。

执行一次C函数的开销

• 参数的入栈出栈
• CPU寄存器状态保存

例如：在PHP中执行1000w次累加

若编译为机器码情况是什么样的呢？

主频2.0GHZ的CPU每秒执行20亿次指令，函数调用则1秒只能运行1000W次。

因此，编译为机器码执行语言如C、C++、Golang...，或拥有JIT的语言如Java、NodeJS、LuaJIT、HHVM...，单从指令执行角度上看至少比PHP快几十倍。

对于字符串处理、JSON编码解码、iconv编码解码、数组操作等， PHP比C++、Java慢吗？

在PHP中此类操作都是C扩展函数完成的，性能与编译型语言一致。

PHP到底比编译型语言慢的原因在哪里呢？

PHP代码中用户函数、类、对象操作等。

运算密集型 vs IO密集型

运算密集型程序指的是需大量执行内存复制操作、循环、运行指令等，瓶颈在CPU上，提升性能的解决方案就是提升CPU硬件配置、改进算法、提升语言/工具的执行性能。对于此类程序，PHP性能问题很明显，执行相同的逻辑，比C/C++慢几十倍甚至百倍，这是不可接受的。

IO密集型程序瓶颈在IO等待，例如HTTP请求执行100ms后返回，其中90ms查询数据库，8ms读写文件， 那么无论C/C++还是PHP，请求响应时间总是100ms左右，语言性能优化只有2ms的空间。

如何优化PHP呢

• PHP语言层面优化
• 优化PHP官方实现ZendEngine
• 将PHP编译为其他语言字节码(bytecode)，借助于其他语言虚拟机来运行。
• 将PHP转成C/C++，编译成本地代码。
• 开发更快的PHP虚拟机

Zend的执行过程可分为两个环节

• 将PHP编译为opcode
• 执行opcode

优化opcode可编码重复解析PHP与静态编译优化，由于PHP的动态性，这种优化方式是有局限，乐观估计可提升20%的性能。

优化opcode架构本身，工作量大投入产生比不高。

优化opcode执行，Zend解释器interpreter在读到opcode后会根据不同opcode调用不同函数(switch)，在函数中执行语言相关的操作。优化空间不大。

优化Zend执行性能，对于函数调用的开销，通过inline threading来优化，其原理如C中的inline关键字。

更快的虚拟机

HHVM 为什么更快，原因是JIT。

JIT操作本身是耗时的，对于简单程序或许比interpreter慢。HHVM的发展就是不断优化、优化、在优化。

HHVM是如何超过HPHPc

什么是JIT，如何实现一个JIT？

动态语言中基本都会有一个eval()，作用是传入一段字符串来执行。JIT做着类似的事，不过它要拼接的不是字符串，而是不同平台下的机器码，然后执行。在JIT中更重要的优化是根据类型来生成特定的指令，从而减少指令数量和条件判断。

类型推导

JIT的关键是猜测类型，变量的类型要是老是变就很难优化。HHVM工程师考虑在PHP语法上做手脚，加上类型的支持，推出Hack。

x = $x;
    $this->y = $y;
  }
}

HHVM提升PHP执行性能

HHVM生成和执行PHP的在中间字节码，执行时通过JIT(Just In Time即时编译，软件优化技术，指在运行时才会去编译字节码为机器码)转换为机器码执行。JIT将大量重复执行的字节码在运行时编译为机器码，达到提高执行效率的目的。通常触发JIT的条件是代码或函数被多次重复调用。

什么是字节码？

字节码

ZendEngine做法是先编译为opcode，逐条执行，每条指令对应的是C语言级别的函数。

HHVM服务器最开始的少数请求会比其余的慢，因为它必须在执行PHP和Hack代码之前将它们编译成机器码，这个效果是非常明显的，所以你不应当立即把一个新设置的HHVM服务器应用到生产环境中。你应该先发送一些人工模拟的请求到这个HHVM服务器上，对它进行热身。
事实上，服务器启动的时候，并不会编译任何代码。初始的请求就是在HHVM的字节码解释器下运行的。原理就是：对于一个web服务器来说，最初的几个请求是不寻常的。在这个期间，开始了初始化，还对缓存进行填充等等。对这些代码路径的编译对整体性能的表现是非常糟糕的，因为一旦对服务器进行了预热，这些过程是不会被经常调用的。HHVM还利用这些请求，来收集一些代码所用到的数据类型分析的工作。所以它可以稍后更加有效地进行编译。你可以使用选项 hhvm.jit_profile_interp_requests 来调整这个门槛。
对于发送预热请求，颗通过命令行或其它类似的地方，简单地使用 curl 这个命令功能。为了得到最好的结果：
使用你希望在产品中看到的，能够代表最常见的请求的混合集合。例如，如果你期待所有对这个产品的请求中的40%都是到达 index.php 的，那么你的 40% 的预热请求都 应该是到 index.php 的请求。
避免并行发送多个预热请求，若你真的并行发送了多个请求，那么并不会出现什么问题。单对于JIT编译器来说，若没有同时工作在多个请求上的话，它往往能够生成更好的代码。
最终，你最好有个进程脚本用于服务器热身，这样的话，颗在命令行里仅仅执行一个命令就可以做到热身了。但是在最初期的时候，你还需要一些人工的参与，要实际计算出用于热身的请求数量是非常微妙的， 这主要取决于你的程序本身。