php7.4 preload(预加载)

1. 什么是preload

什么是preload?
Preloading in PHP 7.4中有一句话总结的简单到位：
Opcache, but more！
那么preload比opcache多做了哪些呢？为了更好的说明问题，我们先来看下面这张opcache的工作原理图。

图中不难看出，对于执行过的代码，再次执行时将命中cache，cache中的opcode可以直接被取出，进而执行。从而省了下了词法析，语法分析，编译生成opcode的时间。

但是从cache中的opcode到执行opcode过程中还需要做两件事

1. 将opcode从SHM（cache）中拷贝到处理请求的进程（比如php-fpm）空间中。
2. 链接，也就是解决依赖问题。比如：

A.php
class A{
    ...
}

B.php
class B extends A{
    ...
}

每个文件是单独编译并生成opcode的，所以当我们使B.php对应的opcode（也就是使用class B）时,还要再去拿A对应的opcode。
完成上面两件事后，代码才能真正开始执行。

此外，opcode是可以设置对文件的变化做检查的，比如每隔2秒，看下文件是否有变，如果改变，则cache中的opcode失效，重新编译。

上面这些事，都是在执行之前发生的，是否可以提前做好，把时间省下来呢？可以的，这就是preload的主要工作！

1. 执行前将opcode直接放入处理进程中。
2. 提前链接，解决依赖。
3. 载入的opcode不可更改，省去了检查文件变更及可能的重新编译时间。相应的副作用是，如果不重启进程（比如php-fpm），代码的修改将不会生效。

2. 如何启用preload

2.1修改php.ini

[opcache]
zend_extension=opcache.so
opcache.enable=1             # 启用 opcache
opcache.preload=your_preload_script.php  #该脚本用于执行预加载哪些文件
opcache.preload_user=a_user_name     # preload用户，安全考虑禁止root用户

2.2预加载脚本

一段最简单的预加载脚本如下：

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

foreach ($files as $file) {
    opcache_compile_file($file);
}

files中对应的class将被预加载到内存中

3. 实例

3.1 php.ini配置

[opcache]
opcache.enable=1
opcache.preload=/home/rawphp/preload.php
opcache.preload_user=odin

3.2 预加载脚本

rawphp目录结构如下

├── a.php //业务代码
├── lib //基础库
│   ├── 1.php
│   ├── 2.php
│   └── base.php
└── preload.php预加载脚本

preload.php

$files = [
    "lib/base.php",
    "lib/1.php",
    "lib/2.php"
];

foreach ($files as $one){
    opcache_compile_file($one);
}

3.3 目录中的其它代码

a.php

$obj = new A1();
$obj->say();

lib/1.php

require_once(__DIR__."/base.php");
class A1 extends Base{
    public function say(){
        echo "i'm A1";
    }
}

lib/2.php

class A2{
    public function sayhi(){
        echo "i'm A2";
    }
}

lib/base.php

abstract class Base{
    abstract function say();
}

3.4 说明及注意

1. 因为作了preload， 所以a.php中不需要require(“lib/1.php”)就可以直接new A1()。
2. A1依赖Base, 已经在文件中

require_once(__DIR__."/base.php")

但是在preload.php中依然要对base.php进行opcache_compile_file()。不然重启php-fpm时会报NOTICE

Can't preload unlinked class A1: Unknown parent Base.

也就是A1不会被预加载。进而带来的后里是，执行a.php时报Fatal error

Fatal error: Uncaught Error: Class 'A1' not found 

3.5 从底层看效果

我们只启动一个php-fpm进程，这样可以通过strace对比一下开关preload的效果。

3.5.1开启preload

首先，我们打开preload，从浏览器执行a.php，看到strace结果如下：

只读取了a.php，没有读取依赖的1.php, base.php。因为已经直接从内存中加载。

3.5.2关闭preload，只保留opcache

修改php.ini

;opcache.preload=/home/ballqiu/rawphp/preload.php

修改a.php

//增加如下代码，否则无法执行
require_once("lib/1.php");

从浏览器执行a.php，第一次执行看到strace结果如下：

读取了1.php, base.php两个依赖。

第二次执行看到strace结果如下：

因为开启了opcache, 所以，虽然没有读取依赖文件，但仍然检查了文件是否更新。

4. 万物皆可preload么？

RFC的中Preloading Limitation是这样说明的。

Only classes without unresolved parent, interfaces, traits and constant values may be preloaded。

我的实验结果如下：

• class, funciton, trait, interface能够进行预加载(在满足依赖的情况下)。
• 全局变量，define, const，无法被预加载。比如preload.php中如果有如下代码：

define("NAME", "BALL");
$name = "ball";
const BOOK = "pot";

那么这些变量和常量在a.php中都是无法看到的。

• 预加载只加载文件，不执行文件，因此动态生成的一切无法被预加载。

5. 特别注意

1. 修改preload.php(预加载脚本)时一定要特别小心，如果出问题，会导致php-fpm重启失败。
2. 被预加载的文件如果有修改，一定要重启php-fpm才会生效。
3. 开preload的前提是开opcache， 所以不存在只开preload不开opcache的情况。反之是可以的。

6. 性能测试

我们使用一个最简单的hello world程序，测试superphp框架(内部的一个中等复杂度的框架，可以类比CI)在不同条件下的性能。(测试机器配置：4核8G)

class Page_User_Index extends SOSO_Page{
    public function run(){
        echo "hello world";
    }
}

使用ab做压测，记录不同并发下Time per request（单位毫秒）。

php 7.4.0

可见框架在开preload与不开preload时差别不大。这是因为代码比较简单，依赖不多，框架预加的类也不多。

php 7.0.1

可见同样是只开opcache, 即使在如此简单的逻辑下7.4的性能还是高于7.0。

7. 总结

• 预加载可以提升性能，但只有依赖繁多时才会起到明显效果。
• 即使只开启opcache，性能提供也非常明显。
• 升级php7.4得到的性能提供明显。