PHP程序加速探索

PHP程序加速探索
Haohappy 2004-07-27
[email protected]

- （一）简介
- （二）是否需要加速？
- （三）如何加速？
-<1> 测试
◆ 服务器负载测试 ApacheBench
◆ 脚本执行速度测试 PEAR:: Benchmark
-<2> 加速
◆ 代码优化
◆ 压缩输出 Gzip
◆ 内容缓存输出 PEAR Content cache
◆ 函数缓存输出 PEAR Function cache
◆ 加速工具软件 APC、Turck MMCache、PHPA、Zend Performance Suite
- （四）总结

（一）简介

本文尝试对 PHP 程序加速的各个方面进行探索，包括必要性以及从不同角度采取的具体措施。希望有助于读者了解 PHP 程序加速，并应用于实际。

（二）是否需要加速？

这个问题听起来有点愚蠢。在这个时代，很少有人会怀疑时间是最宝贵的财富，尤其是在商业市场上。程序执行越快，用户就节约越多的时间，这样你的程序就可以用更少的时间和服务器资源为用户服务，从而产生更多效益。

我想对于大部份人（包括我自己）来说， 很多 WEB 项目都是在很紧张的时间里完成的，通常没有经过缜密的思考和严格的测试。当开始一个新的 WEB 项目。很多人都在构建那种“快而乱”的应用，缺乏必要的时间来调整和改良代码，这时优化和加速就是我们必须采取的措施。

然而需要特别指出的是，并不是所有程序都需要加速。

优化已完成的代码是很浪费时间的，最好的方法是在写代码的时候就注意到效率，然后完成项目后只优化确实需要优化的那部份。一般一个程序只会有少数几个影响速度的瓶颈，将它们找出来并解决掉，程序就可以很好地运行。另外， 当遇到执行效率低下的情况，首先要用大局的眼光来找出影响效率的主要因素，而不要拘泥于细节 — 例如数据量过大，服务器带宽不够，或硬件配置过低，在这样的情况下，优化代码于事无补。

另外，在没有发现程序有明显的执行缓慢的迹象时，就不要太吹毛求疵，为了改进一些非常细节的代码而浪费时间。用这些时间，你可以完成另一个项目或为原来的项目完成一个扩展功能。当然你可以笑话我不够负责，没有把工作做得尽善尽好，我也可以说你是完美主义者： -) 　

综上，在你决定为你的 PHP 程序提速之前，问问自己是否有必要。

（三）如何加速？

要回答“如何加速”这个问题前，需要先回答以下两个小问题：

1. 你的程序慢在哪一部份？

2. PHP 可以从哪几个方面考虑加速？

第一个小问题显然我无法给你答案，但我建议你用“测试脚本执行速度”的方法来解决。只有找出限制速度的瓶颈，才能考虑如何去解决。

第二个小问题我大概的答案是：代码优化，压缩输出，内容缓存输出，函数缓存输出， 加速 / 缓存工具软件。如果你知道更多请告诉我： -)

下面我们来详细地研究一下这几个方面的相关技术。当然实际上每个方面都有无数的细节可以讨论，下面的内容难免会有片面的地方，欢迎补充。

<1> 测试

◆ 服务器负载测试

服务器负载太大而影响程序效率也是很常见的，我们需要对此进行测试。这里我以目前最常用的Apache服务器为例。

Apache服务器自带有一个叫AB(ApacheBench)的工具，在bin目录下。使用这个轻巧的工具我们可以对服务器进行负载测试，看看在重负荷之下服务器的表现如何。ApacheBench 可以针对某个特定的 URL 仿真出连续的联机请求，同时还可以仿真出同时间点数个相同的联机请求，因此利用 ApacheBench 可帮助我们在网站开发期间仿真实际上线可能的情况，利用仿真出来的数据作为调整服务器设定或程序的依据。

在命令行下输出：

./ab -n number_of_total_requests \
-c number_of_simultaneous_requests \
http://your_web_server/your_php_app.php

例如：

./ab -n 1000 -c 50 http://www.domain.com/myapp.php

AB将同时向http://www.domain.com/myapp.php发出50个并发请求，共发出1000次。

测试结果将可能是这样的：

Server Software: Apache/2.0.16
Server Hostname: localhost
Server Port: 80
Document Path: /myapp.php
Document Length: 1311 bytes
Concurrency Level: 50
Time taken for tests: 8.794 seconds
Complete requests: 1000
Failed requests: 0
Total transferred: 1754000 bytes
HTML transferred: 1311000 bytes
Requests per second: 113.71
Transfer rate: 199.45 kb/s received
Connection Times (ms)
min avg max
Connect: 0 0 5
Processing: 111 427 550
Total: 111 427 555

myapp.php每秒钟可以处理的请求数为113.71个。将请求数增加，看看服务器能否处理更大的压力。你也需要调节Apache的MaxClients,ThreadsPerChild,MaxThreadsPerChild等参数，基于你的httpd.conf中的MPM模块选择。

如果你想得到更详细的信息，请到www.apache.org上查阅一些更深入的文档，包括模块和第三方的提高效率的工具。修改httpd.conf后，要重启Apache服务器，然后再用AB测试。你会看到每秒请求数增加或减少。

记下每次的参数，最后选择最佳效率的那种配置。

要指出的是，除了AB，还有许多优秀的服务器性能测试软件。另外，如果你的服务器不是Apache，请自行寻找测试方法。

◆ 脚本执行速度测试

前面有提到，只有找到影响速度的代码，我们才有可能进行优化。PEAR的benchmark包中的Benchmark_Timer类和Benchmark_Iterate类，可以用来很方便地测试脚本执行的速度。(关于PEAR的安装与配置请自行查看相关资料)

首先用Benchmark_Iterate类来测试程序中某个函数或类的某个方法的执行时间。

benchmark1.php


require_once('Benchmark/Iterate.php');
$benchmark = new Benchmark_Iterate();

$benchmark->run(10, 'myFunction','test');
$result = $benchmark->get();
echo " ;
exit;

function myFunction($var) {
// do something
echo 'Hello ';
}

?>

"; 
print_r($result); 
echo "

"

建立benchmark Iterate对象$benchmark，这个对象用来执行myFunction函数10次。

$argument变量每次都传递给myFunction. 多次运行的分析结果存入$result，然后用benchmark对象的get()方法来获取。这个结果用print_r()输出到屏幕。通常会输出这样的结果：

Hello Hello Hello Hello Hello Hello Hello Hello Hello Hello

Array

(

 [1] => 0.000427
 [2] => 0.000079
 [3] => 0.000072
 [4] => 0.000071
 [5] => 0.000076
 [6] => 0.000070
 [7] => 0.000073
 [8] => 0.000070
 [9] => 0.000074
 [10] => 0.000072
 [mean] => 0.000108
 [iterations] => 10
)

myFunction的每次执行，benchmark对象都会跟踪执行时间。并且会计算平均的执行时间([mean]那一行)。通过多次运行目标函数，你可以得到该函数的平均运行时间。

在实际测试中，函数的次数应当至少1000次左右，这样可以得到较客观的结果。

现在我们看看另一个测试脚本运行时间的方法--使用Benchmark_Timer类来测试一段代码执行所消耗的时间及这一段代码中每次调用与下一次调用间的时间。

benchmark2.php


require_once 'Benchmark/Timer.php';
$timer = new Benchmark_Timer();

$timer->start();
$timer->setMarker('start_myFunction');

for($i=0; $i<10; $i++){
myFunction($argument);
}
$timer->setMarker('end_myFunction');
$timer->stop();
$profiling = $timer->getProfiling();

echo ' .
$timer->timeElapsed('start_myFunction','end_myFunction') .'

Time elapsed: '

';
echo ' ;
exit;

function myFunction($var) {
static $counter = 0;
// do something
echo $counter++ . ' ';
}
?>

'; 
print_r($profiling); 
echo '

'

首先，建立一个benchmark timer对象$timer。然后调用start()方法，表示开始计时。 SetMaker()方法用来标记要测试的代码段。MyFunction()函数在循环中被调用，表示一段要执行的代码(当然实际中不会这么简单)。然后再用$timer对象的setMarker()方法标记程序执行终点。分析信息用getProfiling()来获取。在两个标记间程序执行消耗的时间用timeElapsed()方法计算出来(就像例子中的循环)。最后，用print_r()输出信息到屏幕：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Time elapsed: 0.000594

Array

(

 [0] => Array

 (

 [name] => Start
 [time] => 1085730111.27175200
 [diff] => -
 [total] => 1085730111.271752

 )

 [1] => Array

 (

 [name] => start_myFunction
 [time] => 1085730111.27203800
 [diff] => 0.000286
 [total] => 1085730111.272038
 )

 [2] => Array

 (

 [name] => end_myFunction
 [time] => 1085730111.27263200
 [diff] => 0.000594
 [total] => 1085730111.272632
 )

 [3] => Array

 (

 [name] => Stop
 [time] => 1085730111.27271800
 [diff] => 0.000086
 [total] => 1085730111.272718
 )

)

通过这种方法，你可以在代码中设置大量时间段标记，获取每段代码执行时消耗的时间，很容易可以看出到底是哪一部份的代码影响了整个程序的运行效率。然后开始着手对这部份代码进行改进。

用以上两种方法，你可以找出代码中最影响速度的部份代码。另外还可以用来对优化后的代码进行测试，看看到底执行速度提高了多少。通过测试->优化->测试->优化 …这样不断循环，你可以最终确定提供最佳效率的代码。

<2> 加速

◆ 代码优化

掌握了PEAR::BenchMark，现在你已经知道如何测试你的代码，知道如何判断你的代码是快是慢，是哪一部份比较慢。那么接下来我要说的就是如何消灭或优化那部份慢的代码。

这一点上我个人最主要的经验只有两点，一是消除错误的或低效的循环；二是优化数据库查询语句。其实还存在一些其它的优化细节，比如“str_replace比ereg_replace快”、“echo比print快”等等。这些我暂时都放在一边，稍后我会提到用缓存来对付过于频繁的IO。

下面我们将三个功能相同，但程序写法不同的函数的效率（消耗的时间）进行对比。

badloops.php

<?php
require_once('Benchmark/Iterate.php');
define('MAX_RUN',100);
$data = array(1, 2, 3, 4, 5);

doBenchmark('v1', $data);
doBenchmark('v2', $data);
doBenchmark('v3', $data);
function doBenchmark($functionName = null, $arr = null)
{
reset($arr);
$benchmark = new Benchmark_Iterate;
$benchmark->run(MAX_RUN, $functionName, $arr);
$result = $benchmark->get();
echo '<br>';
printf("%s ran %d times where average exec time %.5f ms",$functionName,$result['iterations'],$result['mean'] * 1000);
}

function v1($myArray = null) {
// 效率很差的循环
for ($i =0; $i < sizeof($myArray); $i++)
{
echo '<!--' . $myArray[$i] . ' --> ';
}
}

function v2($myArray = null) {
// 效率略有提高
$max = sizeof($myArray);
for ($i =0; $i < $max ; $i++)
{
echo '<!--' . $myArray[$i] . ' --> ';
}
}

function v3($myArray = null){
//最佳效率
echo "<!--", implode(" --> <!--", $myArray), " --> ";
}

?>

程序输出的结果大概是这样的：

v1 ran 100 times where average exec time 0.18400 ms
v2 ran 100 times where average exec time 0.15500 ms
v3 ran 100 times where average exec time 0.09100 ms

可以看到，函数的执行时间变少，效率上升。

函数v1有个很明显的错误，每一次循环的时间，都需要调用sizeof()函数来计算。函数v2则在循环外把$myArray数组的元素个数存到$max变量中，避免了每次循环都要计算数组的元素个数，所以效率提高了。函数v3的效率最高，利用了现成的函数，避免循环。

这个例子只是给你一个感性的认识，明白什么是相对高效的代码。在实际开发中，我相信会有很多人会迷迷糊糊地写出很多低效率的代码。要把代码写得精炼而高效，恐怕需要时间去锤炼:-)但这是另一个话题了，我们略过不谈。

数据库应用基本上每个PHP程序都会用到，在实际开发中我发现最影响整个系统效率的就是数据库这部份。至于数据库的优化和数据查询语句的优化，在此限于篇幅不详细讨论。你可以参看这两篇文章：

http://www.phpe.net/articles/340.shtml

http://www.phpe.net/articles/323.shtml

及这篇讨论：

http://club.phpe.net/index.php?s=&act=ST&f=15&t=4783&st=0

(前面几篇贴子总结不错)

主要是针对MySQL的。

◆压缩输出 gzip

利用Apache中的mod_gzip模块，我们可以利用gzip的压缩算法来对Apache服务器发布的网页内容进行压缩后再传输到客户端的浏览器。如果是纯文本的内容，效果非常明显，大约可以压缩到原来的30%-40%，使用户的浏览速度大大加快。

Gzip需要客户端浏览器支持，目前大部份浏览器都支持gzip，如IE，Netscape,Mozilla等，所以这种方法值得一试。我们可以利用PHP中的预定义变量$_SERVER[‘HTTP_ACCEPT_ENCODING’]来判断客户端浏览器是否支持gzip。

gzip1.php</