Facebook揭秘HipHop项目 PHP程序大提速

转自： http://developer.51cto.com/art/201002/182757.htm

 

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PHP使我们常用的一种脚本语言，其最大的特点就是编程效率高，能够支持产品的快速迭代，可与其他传统的编译语言相比，CPU和内存使用效率不高，但Facebook的HipHop项目的完成，预示着PHP语言将更加优化。

 

编程效率高是PHP语言最大的特点，但是作为脚本语言，一直存在着CPU和内存使用效率不高的问题，直到HipHop for PHP的出现。Facebook神秘的PHP项目HipHop for PHP终于揭开面纱。这个项目由一个PHP到C++的转换程序，一个重新实现的PHP运行库，和许多常用PHP扩展的重写版本构成，目的是旨在加速和优化PHP。

用Facebook官方博客（无法直接访问）上项目负责人赵海平（北大1987届遗传与分子生物专业，普林斯顿计算机科学博士）的话说，HipHop项目对Facebook影响巨大。它目前已经支撑了Facebook 90%的Web流量。由于HipHop，Facebook Web服务器上的CPU使用平均减少了50%，从而大大减少了服务器的需求。为了让这一改进也惠及社区，他们决定将之开源，希望能够进一步帮助提高更多大型复杂PHP网站的可伸缩性。

PHP和Facebook的问题

众所周知，Facebook的前端主要是用PHP写的。赵海平说，过去六年Facebook从PHP语言的进展上获益良多。PHP非常简单，易学易用，好读好调试，因此新工程师成长很快，有利地促进了Facebook的更快的创新。

PHP是一种脚本语言，其好处是编程效率高，能够支持产品的快速迭代。但是与传统的编译语言相比，脚本语言的CPU和内存使用效率不好。随着Ajax技术的广泛采用，加上SNS对动态要求较高，这些缺点更显得突出。对于每月超过4000亿次PV的Facebook来说，如何实现扩展，尤其具有挑战性。

常见的办法是直接用C++重写PHP应用中比较复杂的部分，作为PHP扩展。实际上，PHP就转变为一种胶水语言，连接前端HTML和C++应用逻辑。从技术角度讲这也没有问题，但是增加了技能需求，能够在整个应用上工作的工程师数量就大大减少了。学习C++只是编写PHP扩展的第一步，接下来还要理解Zend API。由于Facebook的工程团队较小，每个工程师要支持100万以上的用户。有些代码不是团队里每个人都能看懂，这对于Facebook是无法接受的。

Facebook网站本身的可伸缩性更具挑战性，因为几乎每次页面浏览都是有个性化体验的登录用户发起。浏览主页 时，系统需要查询所有朋友、朋友最重要的状态更新、 根据隐私设置筛选结果，然后还要显示评论、照片等等动态，这一切都需要在一秒内完成。



自2007年以来，Facebook曾写过几种不同办法解决这些问题。其中包括用另一种语言重写Facebook，但是由于开发的复杂性和速度等原因，未能实现。他们还重写了PHP的核心部分Zend引擎，并提交给了PHP项目，但最终还是没有获得所需的性能。最后，他们选择了HipHop，终于得偿所愿。

有了HipHop，工程师可以编写代码，用PHP编写组合最后页面的逻辑，并能够继续快速迭代，同时后端服务使用C++, Erlang, Java, Py thon编写，提供新闻提要、搜索、聊天和其他核心功能。

HipHop开发故事

赵海平透露，项目最初是来自几年前Facebook公司一次Hackathon活动（员工在一个晚上自由发挥，实验新的想法），他手工将PHP转换为C++代码，虽然语法上很类似，但是无论是CPU还是内存使用，转换后的C++代码都大大优于PHP。于是他想，如果构建一个系统，编程实现转换，会怎么样呢？

在此之前，已经有了不少改善PHP性能的方法。Zend引擎在运行时转换PHP源代码为运行在Zend虚拟机上的opcode。开源项目APC和eAccelerator将输出缓存，为大多数PHP网站所使用。此外，还有Zend Server这样的商业产品，通过opcode优化和缓存，提高PHP速度。赵海平选择了另一条道路，将PHP直接转为C++，然后再变成本地机器码。当然，有许多开源项目也是同样的思路，Roadsend和phc编译为C，Quercus编译为Java，而Phalanger编译为.NET。

Hackathon之后8个月，赵海平拿出了原型，足以说明这条路可以走通，编译后的代码的确更快。不久，Iain Proctor和Minghui Yang加入进来。接下来又开发了10个月，在生产服务器上测试了6个月。然后正式上线部署，6个月之后，Facebook 90%以上的Web流量都使用了HipHop。

按赵海平的说法，凭借HipHop，Facebook Web服务器上的CPU使用平均减少了50%，从而大大减少了服务器的需求。项目对Facebook影响巨大。为了让这一改进也惠及社区，他们决定将之开源，希望能够进一步帮助提高更多大型复杂PHP网站的可伸缩性。

HipHop的原理

HipHop将PHP代码转换为高度优化的C++代码，然后再用g++编译器编译。它可以保持语义等效地执行源代码，但为了提高性能，牺牲了一些很少用到的特性，比如eval()。

HipHop开发中的主要困难在于，在PHP和C++这两种很不一样的语言之间怎么实现转换。虽然PHP也可以写一些很巧妙的动态特性，但是大多数PHP代码还是非常简单的。if (...) {...} else {..} 比foo($x) { include $x; } 肯定更常见。这为性能提高提供了机会。HipHop生成的代码尽可能地使用函数和变量的静态绑定。同时，还使用类型推演来选出变量最可能对应的某个类型，从而节省内存。转换过程分三步：

1. 静态分析。收集声明关系和依赖关系等信息。

2. 类型推演。选择最合适的类型，是C++的标量？还是String, Array, classes, Object或者Variant。

3. 代码生成。大部分直接将PHP语句和表达式对应为C++的语句和表达式。

在开发过程中，还有一个副产品：HPHPi，是一个实验性的解释器。通过它，不编译PHP源代码也可以运行。它已经用于HipHop自身的调试中。HipHop在保持了PHP优点的同时，也兼得了C++的性能优势。项目总共有30万行代码，5000多个单元测试。所有这些都将以PHP开源许可证形式发布到GitHub。