कैसे हमने PHP 7 को PHP 5 से दोगुना तेज़ बनाया। भाग 1: डेटा संरचनाओं का अनुकूलन

दिसंबर 2015 में , PHP 7.0 को रिलीज़ किया गया था। "सात" पर स्विच करने वाली कंपनियों ने उल्लेख किया कि उत्पादकता में वृद्धि हुई है, और सर्वर पर लोड कम हो गया है। सात में जाने के लिए सबसे पहले वेबिया और एट्सी थे, और हमारे पास बुश, एविटो और ओएलएक्स हैं। ब्रेट के लिए, सर्वर बचत में सात $ 1 मिलियन की लागत पर स्विच करना। ओएलएक्स में PHP 7 के लिए धन्यवाद, औसत सर्वर लोड 3 गुना कम हो गया, दक्षता और संसाधन बचत में वृद्धि हुई।

Zend Technologies के दिमित्री स्टोगोव ने HighLoad ++ पर बात की , जिससे उत्पादकता में वृद्धि हुई। डिकोडिंग में: पीएचपी की आंतरिक संरचना के बारे में, संस्करण 7.0 के मूल में विचारों के बारे में, बुनियादी डेटा संरचनाओं और एल्गोरिदम में परिवर्तन के बारे में जिन्होंने सफलता निर्धारित की।

अस्वीकरण: मार्च 2019 तक, 80% साइटें PHP पर चलती हैं, और उनमें से 70% PHP 5 पर चलती हैं , हालांकि यह संस्करण 1 जनवरी 2019 से समर्थित नहीं है । दिमित्री की 2016 की उन सिद्धांतों के बारे में रिपोर्ट है जिनके कारण PHP 5 और 7 के बीच उत्पादकता में दोगुना उछाल आया था, मार्च 2019 में भी प्रासंगिक है। आधी साइटों के लिए, निश्चित रूप से।

स्पीकर के बारे में: दिमित्री स्टोगोव ने 80 के दशक में वापस प्रोग्रामिंग शुरू की: "इलेक्ट्रॉनिक्स बी 3-34", बेसिक, कोडांतरक। 2002 में दिमित्री PHP से परिचित हो गया और जल्द ही इसमें सुधार करने के लिए काम करना शुरू कर दिया: उन्होंने PHP के लिए Turck MMCache विकसित किया, PHPNG प्रोजेक्ट को प्रबंधित किया और PHP के लिए JIT पर काम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। Zend Technologies में प्रिंसिपल इंजीनियर के पिछले 14 साल।

Zend Technologies PHP और उसके आधार पर वाणिज्यिक समाधान विकसित कर रही है। 1999 में, इसकी स्थापना इज़राइली प्रोग्रामर एंडी गुटमन्स और ज़ीव सुरस्की द्वारा की गई थी, जिन्होंने दो साल पहले PHP 3 बनाया था। ये लोग PHP के विकास में सबसे आगे थे और मोटे तौर पर भाषा के वर्तमान स्वरूप और तकनीक की सफलता को निर्धारित करते थे।

Zend Technologies PHP कोर और इसके लिए एप्लिकेशन विकसित करती है, और काम के दौरान मुझे एक्सटेंशन लिखना पड़ता था, सभी सबसिस्टम में मिलता है और यहां तक ​​कि वाणिज्यिक परियोजनाओं में संलग्न होता है, कभी-कभी PHP से जुड़ा नहीं होता है। लेकिन मेरे लिए सबसे दिलचस्प विषय हमेशा प्रदर्शन रहा है ।

मैंने कंपनी के साथ प्रतिस्पर्धा करने वाले अपने स्वयं के प्रोजेक्ट पर काम करते हुए Zend में शामिल होने से पहले ही PHP को गति देने के तरीकों की तलाश शुरू कर दी। परियोजना पर काम के दौरान, मैंने भाषा को अच्छी तरह से समझा और महसूस किया कि मुख्यधारा की परियोजना के साथ काम नहीं कर रहा है, आप स्क्रिप्ट निष्पादन के केवल कुछ पहलुओं को प्रभावित कर सकते हैं, और सभी सबसे दिलचस्प और प्रभावी कर्नेल में ही बनाए जा सकते हैं। इस समझ और संयोग ने मुझे Zend तक पहुंचा दिया।

PHP के इतिहास में एक छोटा विषयांतर

PHP सिर्फ और सिर्फ प्रोग्रामिंग भाषा नहीं है । निजी होम पेज के लिए PHP का अर्थ है - व्यक्तिगत वेब पेज और डायनामिक वेबसाइट बनाने का उपकरण। भाषा इसके मुख्य भागों में से एक है। PHP कार्यों का एक विशाल पुस्तकालय है, अन्य तृतीय-पक्ष पुस्तकालयों के साथ काम करने के लिए कई एक्सटेंशन, उदाहरण के लिए, डेटाबेस या एक्सएमएल पार्सर्स तक पहुंच के साथ-साथ विभिन्न वेब सर्वर के साथ संचार के लिए मॉड्यूल का एक सेट।

जून 1995 में डैनिश प्रोग्रामर रैसमस लेरडॉर्फ ने PHP पेश किया। उस समय, यह केवल पर्ल में लिखी गई CGI लिपियों का एक संग्रह था। अप्रैल 96 में, रासमस ने PHP / FI की शुरुआत की, और जून में PHP / FI 2.0 को रिलीज़ किया गया। इसके बाद, एंडी गुटमन्स और ज़ीव सुरस्की द्वारा इस संस्करण को काफी हद तक फिर से तैयार किया गया, और 98 वें में PHP 3.0 जारी किया। 2000 तक, भाषा उस तरह की आई, जिसका उपयोग हम आज ज़ेड इंजन पर आधारित भाषा और आंतरिक वास्तुकला - PHP 4, दोनों के संदर्भ में देखने के लिए कर रहे हैं।

संस्करण 4 के बाद से, PHP विकसित हो गया है। टर्निंग पॉइंट 2004 में PHP 5 का रिलीज़ था, जब ऑब्जेक्ट मॉडल पूरी तरह से अपडेट किया गया था । यह वह था जिसने पीएचपी ढांचे के युग को खोला और प्रदर्शन के सवाल को एक नए स्तर पर उठाया। इसे जारी करते हुए, 5.0 की रिहाई के तुरंत बाद, हमने Zend में PHP को तेज करने के बारे में सोचा और उत्पादकता में सुधार पर काम करना शुरू कर दिया।

संस्करण 7.1, जिसे सिंथेटिक परीक्षणों पर नवंबर 2016 में जारी किया गया था, 2002 संस्करण की तुलना में 25 गुना तेज है । विभिन्न शाखाओं में प्रदर्शन परिवर्तनों के ग्राफ के अनुसार, मुख्य सफलताएं 5.1 और 7.0 में दिखाई देती हैं।



संस्करण 5.1 में, हमने बस प्रदर्शन पर काम करना शुरू कर दिया, और जो कुछ हमने लिया वह सब प्राप्त हुआ, लेकिन 5.3 के बाद हम एक दीवार में चले गए, दुभाषिया को बेहतर बनाने के सभी प्रयास कुछ भी नहीं हुए।

फिर भी, हमने पाया कि खुदाई कहां की गई थी, और परीक्षण से पिछले संस्करण 5.6 की तुलना में 2.5 गुना अधिक त्वरण अपेक्षित था। लेकिन सबसे दिलचस्प बात यह है कि हमें अपरिवर्तित वास्तविक अनुप्रयोगों पर समान 2.5 गुना त्वरण मिला। यह एक घटना है, क्योंकि हमने पिछले कारक 2 को 10 वर्षों में पांच के जीवनकाल में विकसित किया है।



सिंथेटिक परीक्षणों पर 5.1 में भारी उछाल वास्तविक अनुप्रयोगों पर ध्यान देने योग्य नहीं है। कारण यह है कि विभिन्न उपयोगों के साथ, PHP प्रदर्शन विभिन्न उप-प्रणालियों से जुड़े ब्रेक पर टिकी हुई है।

PHP 7 का इतिहास तीन साल के ठहराव के साथ शुरू होता है जो 2012 में शुरू हुआ और 2015 में सातवें संस्करण की रिलीज़ के साथ समाप्त हुआ। तब हमें एहसास हुआ कि अब हम अपने दुभाषिया के छोटे सुधारों के साथ उत्पादकता नहीं बढ़ा सकते हैं और जेआईटी की ओर रुख कर सकते हैं।

जेआईटी के आसपास घूमते हुए

लगभग दो साल हमने PHP-5.5 के JIT प्रोटोटाइप पर बिताए। सबसे पहले, हमने एक बहुत ही सरल कोड बनाया - मानक हैंडलर के लिए कॉल का एक क्रम, सिले हुए फोर्ट कोड जैसा कुछ। फिर उन्होंने अपने स्वयं के रनटाइम असेम्बलर को लिखा, वर्कअराउंड के लिए अलग कोड को इनलाइन किया, लेकिन यह महसूस किया कि इस तरह के निम्न-स्तर के अनुकूलन ने परीक्षणों पर भी व्यावहारिक प्रभाव नहीं दिया ।

तब हमने स्थैतिक विश्लेषण विधियों का उपयोग करके चर प्रकार प्राप्त करने के बारे में सोचा। निष्कर्ष का एहसास होने के बाद, हमने तुरंत परीक्षणों में 2-गुना त्वरण प्राप्त किया । प्रोत्साहित किया, उन्होंने वैश्विक रजिस्टर आवंटन लिखने की कोशिश की, लेकिन असफल रहे। हमने काफी उच्च-स्तरीय प्रतिनिधित्व का उपयोग किया, और रजिस्टर आवंटन के लिए इसका उपयोग करना लगभग असंभव था।

निम्न स्तर की समस्याओं से बचने के लिए, हमने एलएलवीएम की कोशिश करने का फैसला किया, और एक साल के बाद हमें बेंचएक्सएक्सपी के लिए 10x त्वरण मिला, लेकिन वास्तविक अनुप्रयोगों पर कुछ भी नहीं। इसके अलावा, वास्तविक अनुप्रयोगों को संकलित करने में अब मिनट लग गए, उदाहरण के लिए, Wordpress के पहले अनुरोध में 2 मिनट लगे और त्वरण नहीं दिया। बेशक, यह वास्तविक अभ्यास के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त था।

उचित प्रकार की भविष्यवाणी के साथ अच्छा कोड संभव है, जो वास्तविक अनुप्रयोगों में खराब काम करता है, और PHP डेटा संरचनाओं का उपयोग करके उत्पन्न कोड को अक्षम बनाता है।

क्या धीमा हो गया?

हमने विफलताओं के कारणों पर पुनर्विचार किया और एक बार फिर से यह देखने का फैसला किया कि PHP धीमा क्यों है। चित्र वर्डप्रेस होम पेज पर कई अनुरोधों को प्रोफाइल करने का परिणाम दिखाता है।



बाईटकोड की व्याख्या करने पर 30% से कम खर्च किया जाता है, 20% मेमोरी मैनेजर का ओवरहेड है, 13% हैश टेबल के साथ काम कर रहा है, और 5% नियमित अभिव्यक्ति के साथ काम कर रहा है।

जेआईटी में काम करते हुए, हमें केवल पहले 30% से छुटकारा मिला, और बाकी सब कुछ मृत वजन था। लगभग हर जगह, हमें मानक PHP डेटा संरचनाओं का उपयोग करने के लिए मजबूर किया गया था, जो ओवरहेड में फंस गए थे: मेमोरी आवंटन, संदर्भ गिनती, आदि। इस समझ ने निष्कर्ष निकाला कि PHP में प्रमुख डेटा संरचनाओं को बदलना आवश्यक है। नींव के इस परिवर्तन के साथ, PHPNG परियोजना शुरू हुई।

PHPNG। नई पीढ़ी

PHP के लिए JIT बनाने के असफल प्रयासों के बाद परियोजना का विकास किया गया था। मुख्य लक्ष्य उत्पादकता के एक नए स्तर को प्राप्त करना और भविष्य में सुधार के लिए नींव रखना है ।

हमने प्रदर्शन को मापने के लिए सिंथेटिक परीक्षणों का उपयोग नहीं करने के लिए कुछ समय के लिए खुद से वादा किया - ये आमतौर पर छोटे कंप्यूटिंग प्रोग्राम हैं जो सीमित मात्रा में डेटा का उपयोग करते हैं जो पूरी तरह से प्रोसेसर कैश में फिट बैठता है। वास्तविक अनुप्रयोग, इसके विपरीत, सबसिस्टम मेमोरी से जुड़े ब्रेक के अधीन हैं, और मेमोरी से पढ़े गए एक एकल में 100 कम्प्यूटेशनल निर्देशों का खर्च हो सकता है। PHPNG प्रोजेक्ट मेमोरी एक्सेस को ऑप्टिमाइज़ करने के लिए मुख्य PHP डेटा स्ट्रक्चर्स का रीफैक्टरिंग है । कोई नवीनता नहीं, 100% PHP 5 संगत।

इन संरचनाओं को कैसे बदलें स्पष्ट था। लेकिन निर्भर परिवर्तनों की मात्रा बहुत बड़ी थी, क्योंकि पीएचपी का मूल स्वयं 150,000 लाइनों का है , और लगभग हर तीसरे को बदलना आवश्यक है। आधार वितरण में शामिल एक सौ और एक्सटेंशन जोड़ें, विभिन्न वेब सर्वरों के लिए एक दर्जन मॉड्यूल, और आपको परियोजना की भव्यता का एहसास होगा।

हमें यकीन भी नहीं था कि हम इस परियोजना को पूरा करेंगे। इसलिए, उन्होंने परियोजना को गुप्त रूप से लॉन्च किया और इसे केवल तभी खोला जब पहले आशावादी परिणाम दिखाई दिए। बस कर्नेल को संकलित करने में दो सप्ताह लग गए। दो हफ्ते बाद, बेंच। एफपी अर्जित किया। हमने Wordpress का समर्थन करने के लिए डेढ़ महीने का समय बिताया। एक महीने बाद, हमने परियोजना को खोला - यह मई 2014 था। उस समय, हमारे पास वर्डप्रेस पर 30% का त्वरण था। यह पहले से ही एक भव्य कार्यक्रम की तरह लग रहा था।

PHPNG ने तुरंत दिलचस्पी की लहर पैदा की, और अगस्त 2014 में इसे PHP 7 के भविष्य के लिए आधार के रूप में अपनाया गया। यह पहले से ही एक और परियोजना थी, जिसमें लक्ष्यों का एक अलग सेट था, जहां उत्पादकता केवल उनमें से एक थी।

PHP 7.0

संस्करण संख्या 7 ही संदेह में था। पिछला संस्करण पांचवा था। और छठा एक कई साल पहले विकसित किया गया था और पूरी तरह से देशी यूनिकोड समर्थन के लिए समर्पित था, लेकिन विकास के शुरुआती चरणों में किए गए असफल निर्णयों ने कर्नेल कोड की अत्यधिक जटिलता और प्रत्येक विस्तार को जन्म दिया। अंत में, परियोजना को फ्रीज करने का निर्णय लिया गया।

इस समय तक, PHP 6 को समर्पित बहुत सारी सामग्री पहले ही जमा हो चुकी थी: सम्मेलनों में भाषण, प्रकाशित पुस्तकें। किसी को भ्रमित न करने के लिए, हमने PHP 7 को छोड़ते हुए प्रोजेक्ट PHP 7 कहा, यह संस्करण बहुत भाग्यशाली था - PHP 7 दिसंबर 2015 में, लगभग योजना के अनुसार जारी किया गया था।

प्रदर्शन के अलावा, कुछ लंबे समय से मांगे गए नवाचार PHP 7 में दिखाई दिए:

• स्केलर प्रकार के मापदंडों और वापसी मूल्यों को परिभाषित करने की क्षमता।
• त्रुटियों के बजाय अपवाद - अब हम उन्हें पकड़ और संसाधित कर सकते हैं।
• Zero-cost assert() , अनाम कक्षाएं, सफाई विसंगतियां, नए ऑपरेटर और कार्य (<=>, ??) दिखाई दिए।

नवाचार अच्छा है, लेकिन आंतरिक परिवर्तनों के लिए वापस। आइए उस पथ के बारे में बात करें जो PHP 7 ने अनुसरण किया है और जहां यह पथ हमें ले जा सकता है।

zval

यह मूल PHP डेटा संरचना है। इसका उपयोग PHP में किसी भी मान को दर्शाने के लिए किया जाता है। चूंकि हमारी भाषा गतिशील रूप से टाइप की गई है और प्रोग्राम निष्पादन के दौरान चर के प्रकार बदल सकते हैं, इसलिए हमें एक प्रकार का फ़ील्ड (zend_uchar प्रकार) संग्रहीत करने की आवश्यकता है, जो IS_NULL, IS_BOOL, IS_LONG, IS_DOUBLE, IS_ARRAY, IS_OBJECT, आदि और वास्तव में मान ले सकता है। संघ (मूल्य) द्वारा प्रतिनिधित्व मूल्य, जहां एक पूर्णांक, वास्तविक संख्या, स्ट्रिंग, सरणी या ऑब्जेक्ट संग्रहीत किया जा सकता है।

PHP 5 में zval

इस तरह की प्रत्येक संरचना के लिए मेमोरी को अलग से हीप में आवंटित किया गया था। प्रकार और मूल्य के अलावा, संरचना के संदर्भों का काउंटर भी इसमें संग्रहीत किया गया था। तो संरचना ने 24 बाइट्स ले लिए, मेमोरी मैनेजर और पॉइंटर के ओवरहेड की गिनती नहीं की।

शीर्ष दाईं ओर चित्र उन डेटा संरचनाओं को दिखाता है जो एक साधारण स्क्रिप्ट के लिए PHP 5 की मेमोरी में बनाई गई थीं।



स्टैक पर, पॉइंटर्स द्वारा दर्शाए गए 4 चर के लिए मेमोरी आवंटित की गई थी। मान स्वयं (ज़वल) ढेर पर हैं। हमारे मामले में, ये सिर्फ दो ज़वल हैं, जिनमें से प्रत्येक को दो चर द्वारा संदर्भित किया जाता है, और तदनुसार उनके संदर्भ काउंटर 2 पर सेट होते हैं।

एक प्रकार या स्केलर मान तक पहुंचने के लिए, आपको कम से कम दो रीडिंग की आवश्यकता होती है: पहले पॉइंटर का मान पढ़ें, और फिर संरचना का मूल्य। यदि आपको एक स्केलर मान नहीं पढ़ना है, लेकिन, उदाहरण के लिए, एक स्ट्रिंग या सरणी का हिस्सा है, तो आपको कम से कम एक और पढ़ने की आवश्यकता होगी।

PHP 7 में zval

जहां हम पहले पॉइंटर्स का इस्तेमाल करते थे, वहीं सात में हम ज़वल को एम्बेड करना शुरू कर दिया। हम स्केलर प्रकारों के लिए संदर्भ गिनती से दूर चले गए हैं। फ़ील्ड प्रकार और मूल्य महत्वपूर्ण परिवर्तनों के बिना बने रहे, लेकिन कुछ और झंडे और आरक्षित स्थान जोड़े गए, जिनके बारे में मैं थोड़ी देर बाद बात करूंगा।



बाईं ओर वही है जो PHP 5 में दिखता था, और दाईं ओर, PHP 7 में।



अब ज़वल खुद ही ढेर पर हैं। प्रकार और स्केलर मान पढ़ने के लिए, बस एक मशीन निर्देश पर्याप्त है। सभी मानों को एक मेमोरी क्षेत्र में वर्गीकृत किया जाता है, जिसका अर्थ है कि स्थानीय चर के साथ काम करते समय, हम प्रोसेसर कैश की यादों के कारण व्यावहारिक रूप से कोई नुकसान नहीं होगा। लेकिन नए प्रदर्शन की सच्ची शक्ति तब शामिल होती है जब नकल की आवश्यकता होती है।

रिकॉर्ड की प्रतिलिपि बनाएँ

स्क्रिप्ट की शीर्ष पंक्ति में, एक और असाइनमेंट जोड़ा गया था।



PHP5 में, हमने एक नए zval के लिए हीप से मेमोरी आवंटित की, इसके int (2) को इनिशियलाइज़ किया, पॉइंटर के मान को वेरिएबल b में बदला, और b को पहले रेफर किए गए वैल्यू के रेफरेंस काउंटर को कम किया।

PHP 7 में, हमने कुछ निर्देशों के साथ सीधे वेरिएबल b को शुरू किया , जबकि PHP 5 में इसे सैकड़ों निर्देशों की आवश्यकता थी। तो अब स्मृति में zval दिखता है।



ये दो 64-बिट शब्द हैं। पहला शब्द अर्थ है: पूर्णांक, वास्तविक या सूचक। दूसरे शब्द में, प्रकार (यह कहता है कि अर्थ की व्याख्या कैसे करें), झंडे, और एक आरक्षित स्थान जो संरेखित करते समय अभी भी जोड़ा जाएगा। लेकिन यह गायब नहीं होता है, लेकिन विभिन्न उप-प्रणालियों द्वारा अप्रत्यक्ष रूप से संबंधित मूल्यों को संग्रहीत करने के लिए उपयोग किया जाता है।

झंडे बिट्स का एक सेट हैं जहां प्रत्येक बिट इंगित करता है कि क्या ज़वल एक प्रोटोकॉल का समर्थन करता है। उदाहरण के लिए, यदि यह IS_TYPE_REFCOUNTED , तो इस क्षेत्र के साथ काम करते समय, इंजन को संदर्भ काउंटर के मूल्य का ध्यान रखना चाहिए। असाइन करते समय, बढ़ाएँ, गुंजाइश छोड़ते समय, घटाएँ; यदि संदर्भ काउंटर शून्य तक पहुँचता है, तो आश्रित संरचना को नष्ट करें।

PHP 5 की तुलना में प्रकारों में से, कई नए दिखाई दिए।

• IS_UNDEF - एक IS_UNDEF चर का एक मार्कर।
• एकल IS_BOOL IS_FALSE और IS_TRUE द्वारा अलग किया IS_BOOL ।
• लिंक के लिए एक अलग प्रकार और कुछ और जादुई प्रकार जोड़े।

IS_UNDEF से IS_UNDEF तक के प्रकार स्केलर हैं, और अतिरिक्त मेमोरी की आवश्यकता नहीं है। उन्हें कॉपी करने के लिए, पहली मशीन 64-बिट शब्द को एक मान के साथ और दूसरी को एक प्रकार और झंडे के साथ कॉपी करने के लिए पर्याप्त है।

Refcounted

अन्य प्रकारों के साथ और अधिक कठिन। वे सभी एक अधीनस्थ संरचना द्वारा दर्शाए गए हैं, और ज़वल बस इस संरचना का एक संदर्भ संग्रहीत करता है। प्रत्येक प्रकार के लिए, यह संरचना अलग है, लेकिन ओओपी के संदर्भ में, वे सभी एक सामान्य सार पूर्वज या संरचना zend_refcounted हैं। यह पहले 64-बिट शब्द के प्रारूप को निर्धारित करता है , जहां संदर्भ कलेक्टर और कचरा कलेक्टर के लिए अन्य जानकारी संग्रहीत की जाती है।



इस शब्द को केवल कचरा संग्रहकर्ता के लिए जानकारी के रूप में माना जा सकता है, और विशिष्ट प्रकारों के लिए संरचनाएं इस पहले शब्द के बाद अपने खेतों को जोड़ते हैं।

पंक्तियां

स्ट्रिंग के लिए सात में, हम हैश फ़ंक्शन की गणना मूल्य, इसकी लंबाई और स्वयं वर्णों को संग्रहीत करते हैं। इस तरह की संरचना का आकार चर है और स्ट्रिंग की लंबाई पर निर्भर करता है। हैश फ़ंक्शन को स्ट्रिंग के लिए एक बार गणना की जाती है, जब आवश्यक हो। PHP 5 में, इसे हर जरूरत पर फिर से गणना की गई थी।



अब स्ट्रिंग्स रेफरेंस काउंटेबल हो गए हैं, और अगर PHP 5 में हमने खुद कैरेक्टर्स कॉपी किए हैं, तो अब इस स्ट्रक्चर के लिए रेफरेंस काउंट बढ़ाना ही काफी है।

PHP 5 की तरह, हमारे पास अभी भी अपरिवर्तनीय या आंतरिक स्ट्रिंग्स की अवधारणा है। वे आमतौर पर एक उदाहरण में मौजूद होते हैं, क्वेरी के अंत तक रहते हैं, और स्केलर मानों की तरह व्यवहार कर सकते हैं। हमें उन्हें लिंक के काउंटर की देखभाल करने की आवश्यकता नहीं है, और इसकी नकल के लिए केवल चार मशीन निर्देशों का उपयोग करके केवल ज़वल को कॉपी करने के लिए पर्याप्त है।

सरणियों

Arrays एक अंतर्निहित हैश तालिका द्वारा दर्शाया जाता है और PHP 5 से बहुत अलग नहीं है। हैश तालिका खुद बदल गई है, लेकिन उस पर अलग से अधिक।



Arrays अब एक अनुकूली संरचना है जो संग्रहीत डेटा के आधार पर इसकी आंतरिक संरचना और व्यवहार को थोड़ा बदल देती है। यदि हम केवल तत्वों को करीब संख्यात्मक कुंजियों के साथ संग्रहीत करते हैं, तो हम सी में सरणियों की गति के बराबर गति के साथ सूचकांक द्वारा सीधे तत्वों तक पहुंच प्राप्त करते हैं। लेकिन अगर आप एक स्ट्रिंग के साथ एक तत्व को उसी सरणी में जोड़ते हैं, तो यह विरोध संकल्प के साथ एक वास्तविक हैश में बदल जाता है।

यह है कि PHP 5 में हैश टेबल कैसा दिखता है।



यह लीनियर सूचियों (ऊपरी दाएं कोने में दिखाया गया है) का उपयोग करके टकराव रिज़ॉल्यूशन के साथ एक क्लासिक हैश टेबल कार्यान्वयन है। प्रत्येक आइटम को एक बाल्टी द्वारा दर्शाया गया है। सभी बाल्टी टकरावों को हल करने के लिए दोगुनी लिंक्ड सूची से जुड़ी हुई हैं, और क्रम में पुनरावृति करने के लिए एक और दोगुनी लिंक की गई सूची से जुड़ी हुई हैं। प्रत्येक क्षेत्र के लिए मान अलग-अलग आवंटित किए गए हैं - बाल्टी में हम केवल इसके लिए एक लिंक संग्रहीत करते हैं। साथ ही, स्ट्रिंग कुंजियों को अलग से आवंटित किया जा सकता है।

इस प्रकार, प्रत्येक हैश तालिका के लिए, आपको मेमोरी के बहुत से छोटे ब्लॉक आवंटित करने की आवश्यकता होती है, और बाद में कुछ खोजने के लिए, आपको पॉइंटर्स के साथ चलना होगा। इस तरह के प्रत्येक संक्रमण के कारण काह मिस हो सकता है और ~ 10-100 प्रोसेसर चक्र में देरी हो सकती है।

PHP 7 में यही हुआ है।



तार्किक संरचना अपरिवर्तित रही, केवल भौतिक परिवर्तन हुआ। अब, हैश तालिका के तहत, मेमोरी को एक ऑपरेशन के साथ आवंटित किया जाता है।

चित्र में, बेस पॉइंटर के निचले भाग में, तत्व होते हैं, और शीर्ष पर एक हैश फ़ंक्शन होता है जिसे हैश फ़ंक्शन द्वारा संबोधित किया जाता है। फ्लैट या पैक्ड सरणियों के लिए, जब हम केवल संख्यात्मक सूचकांक वाले तत्वों को संग्रहीत करते हैं, तो ऊपरी भाग बिल्कुल आवंटित नहीं होता है, और हम सीधे संख्या से बाल्टी को संबोधित करते हैं।

तत्वों को बायपास करने के लिए, हम क्रमिक रूप से उन्हें ऊपर से नीचे या नीचे से ऊपर तक क्रमबद्ध करते हैं, जो आधुनिक प्रोसेसर त्रुटिपूर्ण करते हैं। मानों को बाल्टी में बनाया गया है, लेकिन उनमें आरक्षित स्थान का उपयोग टकरावों को हल करने के लिए किया जाता है। यह उसी हैश फ़ंक्शन मान या सूची मार्कर के अंत के साथ एक और बाल्टी के सूचकांक को संग्रहीत करता है।

कुंजी के स्ट्रिंग मानों के लिए मेमोरी अलग से आवंटित की जाती है, लेकिन यह अभी भी समान zend_string है। किसी सरणी में चिपकाने पर, यह स्ट्रिंग के संदर्भ काउंटर को बढ़ाने के लिए पर्याप्त है, हालांकि इससे पहले कि हमें पात्रों को सीधे कॉपी करना था, और खोज करते समय, अब हम पात्रों की तुलना नहीं कर सकते हैं, लेकिन खुद स्ट्रिंगर्स की ओर इशारा करते हैं।

अपरिवर्तनीय अर्र

पहले, हमारे पास अपरिवर्तनीय तार थे, लेकिन अब अपरिवर्तनीय सरणियाँ भी दिखाई दी हैं। तार की तरह, वे संदर्भ गणना का उपयोग नहीं करते हैं और अनुरोध के अंत तक नष्ट नहीं होते हैं। यह एक सरल स्क्रिप्ट है जो एक लाख तत्वों की एक सरणी बनाता है, और प्रत्येक तत्व एकल "हैलो" तत्व के साथ एक ही सरणी है।



PHP 5 में, प्रत्येक लूप पुनरावृत्ति पर, एक नया खाली सरणी बनाया गया था, "हैलो" इसे लिखा गया था, और यह सब परिणामी सरणी में जोड़ा गया था। PHP 7 में, संकलन चरण में, हम केवल एक अपरिवर्तनीय सरणी बनाते हैं जो एक अदिश की तरह व्यवहार करता है, और इसे परिणामी में जोड़ देता है। प्रस्तुत उदाहरण में, यह हमें मेमोरी खपत में लगभग 10 गुना से अधिक कमी और लगभग 10 गुना त्वरण प्राप्त करने की अनुमति देता है।

वास्तविक अनुप्रयोगों में लाखों तत्वों की लगातार सरणियाँ, निश्चित रूप से, अक्सर नहीं पाई जाती हैं, लेकिन छोटे वाले काफी सामान्य हैं। उनमें से प्रत्येक पर आपको एक छोटी, लेकिन एक जीत मिलेगी।

वस्तुएं

PHP 5 में सभी ऑब्जेक्ट्स के लिंक एक अलग रिपॉजिटरी में हैं, और ज़वल में केवल हैंडल था - एक अद्वितीय ऑब्जेक्ट आईडी।



ऑब्जेक्ट पर जाने के लिए, हमने कम से कम 3 रीडिंग कीं। इसके अलावा, ऑब्जेक्ट की प्रत्येक संपत्ति के मूल्य के लिए मेमोरी अलग से आवंटित की गई थी, और हमें इसे पढ़ने के लिए कम से कम 2 और रीडिंग की आवश्यकता थी।

PHP 7 में, हम सीधे पते पर जाने में सक्षम थे।



zend_object पता zend_object एकल मशीन निर्देश के साथ सुलभ है। और संपत्ति अंतर्निहित हैं और उन्हें पढ़ने के लिए आपको केवल एक अतिरिक्त पढ़ने की आवश्यकता है। उन्हें एक साथ समूहीकृत भी किया जाता है, जो डेटा स्थानीयता में सुधार करता है और आधुनिक प्रोसेसर को ठोकर न खाने में मदद करता है।

पूर्वनिर्धारित संपत्ति के अलावा, इस ऑब्जेक्ट के वर्ग के लिए एक लिंक भी यहां संग्रहीत किया जाता है, कुछ हैंडलर - आभासी विधि तालिकाओं का एक एनालॉग, और संपत्ति के लिए एक हैश तालिका जिसे परिभाषित नहीं किया गया है। PHP में, आप किसी भी ऑब्जेक्ट के लिए संपत्ति जोड़ सकते हैं जो मूल रूप से परिभाषित नहीं था, और यदि पूर्वनिर्धारित संपत्ति तक पहुंचने के लिए कई मशीन निर्देश पर्याप्त हैं, तो गैर-पूर्वनिर्धारित गुणों के लिए आपको एक हैश तालिका का उपयोग करना होगा, जिसके लिए दर्जनों मशीन निर्देशों की आवश्यकता होगी। बेशक, यह बहुत अधिक महंगा है।

संदर्भ

अंत में, हमें PHP लिंक का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक अलग प्रकार पेश करना पड़ा।



यह पूरी तरह से पारदर्शी प्रकार है। यह PHP स्क्रिप्ट्स के लिए दृश्यमान नहीं है। लिपियों को एक और zval दिखाई देता है जिसे zend_reference संरचना में बनाया गया है। यह समझा जाता है कि हम कम से कम दो स्थानों से ऐसी एक संरचना का उल्लेख करते हैं, और इस संरचना का संदर्भ काउंटर हमेशा 1 से अधिक होता है। जैसे ही काउंटर 1 पर गिरता है, लिंक एक नियमित स्केलर मान में बदल जाता है। लिंक में एम्बेड किए गए ज़वल को अंतिम ज़ेवल में कॉपी किया जाता है जो इसे संदर्भित करता है, और संरचना स्वयं हटा दी जाती है।

ऐसा लगता है कि संदर्भ के साथ काम करना अब अन्य प्रकारों की तुलना में बहुत अधिक जटिल है (और यह सच है), लेकिन वास्तव में PHP 5 में हमें किसी भी मूल्य (यहां तक ​​कि एक पूर्णांक) तक पहुंचते समय तुलनीय जटिलता का काम करना था। अब हम केवल एक प्रकार के लिए और अधिक जटिल प्रोटोकॉल लागू कर रहे हैं, और इस प्रकार अन्य सभी के साथ काम में तेजी लाई है, खासकर स्केलर मूल्यों के साथ।

IS_FALSE और IS_TRUE

मैंने पहले ही कहा है कि IS_BOOL का एकल प्रकार अलग IS_FALSE और IS_TRUE में विभाजित था। यह विचार LuaJIT कार्यान्वयन में जासूसी किया गया था, और सबसे आम संचालन में से एक को गति देने के लिए बनाया गया था - सशर्त संक्रमण।



यदि PHP 5 में टाइप को पढ़ना आवश्यक था, तो बूलियन की जांच करें, मान पढ़ें, पता करें कि क्या यह सही है या गलत और इस पर आधारित एक संक्रमण करें, अब यह केवल प्रकार की जाँच करें और इसे सच के साथ तुलना करें:

• अगर यह सच है, तो हम एक शाखा के साथ चलते हैं;
• यदि यह सच से कम है, तो किसी अन्य शाखा में जाएं;
• यदि यह सत्य से अधिक है, तो तथाकथित धीमी गति (धीमी पथ) पर जाएं और वहां हम जांचते हैं कि यह किस प्रकार से आया था और इसके साथ क्या करना है: यदि यह पूर्णांक है, तो हमें इसके मूल्य की तुलना 0 से करनी चाहिए, यदि फ्लोट - 0 से फिर से। लेकिन वास्तविक), आदि।

अधिवेशन बुला रहे हैं

कॉलिंग कन्वेंशन या फ़ंक्शन कॉल कन्वेंशन में बदलाव एक महत्वपूर्ण अनुकूलन है जो न केवल डेटा संरचनाओं को प्रभावित करता है, बल्कि अंतर्निहित एल्गोरिदम को भी प्रभावित करता है। बाईं ओर के चित्र में फू () फ़ंक्शन और इसकी कॉल से मिलकर एक छोटी स्क्रिप्ट है। नीचे बाइटकोड है जिसमें यह स्क्रिप्ट PHP 5 द्वारा संकलित की गई थी।



सबसे पहले, मैं आपको बताऊंगा कि यह PHP 5 में कैसे काम करता है।

PHP 5 में कन्वेंशन बुला रहा है

पहला SEND_VAL कथन "3" मान को foo फ़ंक्शन पर भेजना था। ऐसा करने के लिए, उसे ढेर पर एक नया क्षेत्र आवंटित करने के लिए मजबूर किया गया था, वहां मूल्य (3) की नकल करें और स्टैक पर इस संरचना को सूचक का मान लिखें।



इसी तरह दूसरे निर्देश के साथ। इसके अलावा DO_FCALL CALL FRAME इनिशियलाइज़ किया, स्थानीय और अस्थायी चर के लिए एक स्थान आरक्षित किया, और इसे नियंत्रित फ़ंक्शन को स्थानांतरित कर दिया।



पहले RECV ने पहले तर्क की जाँच की और स्टैक पर स्लॉट को इसी स्थानीय चर ($ a) से RECV । यहां हमने नकल के बिना किया और बस इसी पैरामीटर के संदर्भ काउंटर को बढ़ाया (3 के मान के साथ क्षेत्र)। इसी तरह, दूसरे RECV ने वेरिएबल $ b और पैरामीटर 5 के बीच संबंध स्थापित किया।



आगे शरीर के कार्य। 3 + 5 जोड़ हुआ - यह निकला। यह एक अस्थायी चर है और इसका मूल्य सीधे स्टैक पर संग्रहीत किया गया था।



RETURN और हम फंक्शन से लौटते हैं।



लौटते समय, हम उन सभी चर और तर्कों को जारी करते हैं जो दायरे से बाहर हैं। ऐसा करने के लिए, हम मुक्त फ्रेम से स्लॉट्स द्वारा संदर्भित सभी ज़वल के माध्यम से जाते हैं, और प्रत्येक के लिए हम संदर्भ गणना को कम करते हैं। यदि यह 0 तक पहुंचता है, तो संबंधित संरचना को नष्ट कर दें।

जैसा कि आप देख सकते हैं, यहां तक ​​कि एक समारोह में एक निरंतर भेजने के रूप में इस तरह के एक सरल ऑपरेशन को नई मेमोरी को आवंटित करने, संदर्भ काउंटर को कॉपी करने और बढ़ाने की आवश्यकता होती है, और फिर डबल घटाना और हटाना भी होता है।

PHP 7 में कन्वेंशन बुला रहा है

PHP 7 में, इन समस्याओं को ठीक किया गया था - अब स्टैक पर हम ज़वल पॉइंटर्स नहीं, बल्कि ज़वल को ही स्टोर करते हैं।



हमने एक नया निर्देश भी शुरू किया, INIT_FCALL , जो अब CALL FRAME तहत मेमोरी को आरंभीकृत और आवंटित करने के लिए जिम्मेदार है, और तर्क और अस्थायी चर के लिए आरक्षित स्थान।



SEND_VAL 3 अब केवल CALL FRAME बाद पहले स्लॉट के तर्क को कॉपी करता है। अगले SEND_VAL 5 से दूसरे स्लॉट में।



फिर सबसे दिलचस्प। ऐसा लगता है कि DO_FCALL को DO_FCALL के पहले निर्देश पर नियंत्रण देना चाहिए। लेकिन तर्क पहले ही स्लॉट को मार चुके हैं जो चर मापदंडों के लिए आरक्षित हैं $ a और $ b, और RECV निर्देश सिर्फ कुछ नहीं करते हैं। इसलिए, आप बस उन्हें छोड़ सकते हैं। हमने दो पैरामीटर भेजे हैं, इसलिए हम दो निर्देश छोड़ते हैं। वे तीन भेजते तो तीन छूट जाते।



तो हम सीधे फ़ंक्शन के शरीर पर जाते हैं, जोड़ते हैं और वापस लौटते हैं।



लौटते समय, हम सभी स्थानीय चर साफ़ करते हैं, लेकिन अब केवल दो स्लॉट्स के लिए, और चूंकि हमारे पास स्केलर हैं, इसलिए हमें फिर से कुछ करने की आवश्यकता नहीं है।



मेरी कहानी थोड़ी सरल है, यह एक चर संख्या के तर्क और टाइप चेकिंग और कुछ अन्य बिंदुओं की आवश्यकता के साथ कार्यों को ध्यान में नहीं रखता है।

नए कॉलिंग कन्वेंशन ने संगतता को थोड़ा तोड़ दिया है । PHP में func_get_arg और func_get_args जैसे कार्य हैं। यदि पहले वे भेजे गए पैरामीटर का मूल मान लौटाते हैं, तो अब वे संबंधित स्थानीय चर के वर्तमान मूल्य को वापस करते हैं, क्योंकि हम मूल मूल्यों को संग्रहीत नहीं करते हैं। जैसे सी। डीबगर्स करते हैं



इसके अतिरिक्त, फ़ंक्शन में एक ही नाम के साथ कई पैरामीटर नहीं हो सकते हैं। इससे पहले इसका कोई मतलब नहीं था, लेकिन मैं ऐसे PHP कोड foo($_, $_) । यह कैसा दिखता है? (मैंने प्रोलॉग को पहचान लिया)

नए मेमोरी मैनेजर

डेटा संरचनाओं और बुनियादी एल्गोरिदम के अनुकूलन के साथ समाप्त होने के बाद, हमने एक बार फिर सभी ब्रेकिंग सबसिस्टम पर ध्यान आकर्षित किया। PHP 5 में मेमोरी मैनेजर ने वर्डप्रेस पर लगभग 20% प्रोसेसर समय लिया।

जब हमने बहुत सारे आवंटन से छुटकारा पा लिया, तो उसकी ओवरहेड लागत कम हो गई, लेकिन अभी भी महत्वपूर्ण है - और इसलिए नहीं कि वह कोई महत्वपूर्ण काम कर रहा था, बल्कि इसलिए कि वह कैश पर ठोकर खा गया। यह इस तथ्य के कारण हुआ कि हमने क्लासिक डग ले के मॉलोक एल्गोरिथम का उपयोग किया, जिसमें लिंक और पेड़ों के माध्यम से यात्रा करके उपयुक्त मुफ्त मेमोरी स्थान ढूंढना शामिल था, और इन सभी यात्राओं ने अनिवार्य रूप से कैश मिस का कारण बना।

आज, नए मेमोरी मैनेजमेंट एल्गोरिदम हैं जो आधुनिक प्रोसेसर की सुविधाओं को ध्यान में रखते हैं। उदाहरण के लिए: Google से jemalloc और ptmalloc । सबसे पहले, हमने उन्हें अपरिवर्तित उपयोग करने की कोशिश की, लेकिन जीत नहीं मिली, क्योंकि विशिष्ट PHP कार्यक्षमता की कमी ने अनुरोध के अंत में पूरी तरह से मुक्त स्मृति को और अधिक महंगा बना दिया। नतीजतन, हमने dlmalloc को छोड़ दिया और अपने स्वयं के कुछ लिखे, पुराने मेमोरी मैनेजर और jemalloc के विचारों का संयोजन किया।

हमने मेमोरी मैनेजर के ओवरहेड को 5% तक कम कर दिया है, सेवा की जानकारी के लिए मेमोरी ओवरहेड को कम कर दिया है और सीपीयू कैश के उपयोग में सुधार किया है। उपयुक्त मेमोरी ब्लॉकों को अब बिटमैप द्वारा खोजा जाता है, छोटे ब्लॉकों के लिए मेमोरी को व्यक्तिगत पृष्ठों से आवंटित किया जाता है और रिलीज पर कैश किया जाता है, अक्सर उपयोग किए जाने वाले ब्लॉक आकार के लिए विशेष फ़ंक्शन जोड़े जाते हैं।

कई छोटे सुधार

मैंने केवल सबसे महत्वपूर्ण सुधारों के बारे में बात की थी, लेकिन बहुत अधिक छोटे थे। मैं उनमें से कुछ का उल्लेख कर सकता हूं।

• आंतरिक कार्यों के मापदंडों को पार करने के लिए फास्ट एपीआई और हैशटेबल पर पुनरावृति के लिए एक नया एपीआई।
• नए वीएम निर्देश: स्ट्रिंग संघनन, विशेषज्ञता, सुपर-निर्देश।
• कुछ आंतरिक कार्यों को VM निर्देशों में बदल दिया गया है: strlen, is_int।
• वीएम रजिस्टरों के लिए सीपीयू रजिस्टरों का उपयोग करना: आईपी और एफपी।
• अनुलिपि का अनुकूलन और सरणियों का विलोपन।
• जहाँ भी आप कर सकते हैं कॉपी करने के बजाय लिंक मायने रखता है।
• PCRE JIT।
• आंतरिक कार्यों का अनुकूलन और क्रमबद्ध करें ()।
• कोड आकार और संसाधित डेटा को कम करना।

कुछ बहुत ही सरल थे, उदाहरण के लिए, नियमित पर्ल अभिव्यक्तियों में जेआईटी को सक्षम करने के लिए कोड की केवल तीन लाइनें लगीं, और यह लगभग सभी अनुप्रयोगों के लिए तुरंत (2-3%) त्वरण लाया। अन्य अनुकूलन कुछ PHP कार्यों के कुछ संकीर्ण पहलुओं पर छुआ, और विशेष रूप से दिलचस्प नहीं हैं, हालांकि इन सभी मामूली सुधारों का कुल योगदान काफी महत्वपूर्ण है।

तुम क्या करने आए हो

यह वर्डप्रेस / पीएचपी 7.0 पर विभिन्न उप-प्रणालियों का योगदान है।



वर्चुअल मशीन का योगदान बढ़कर 50% हो गया।मेमोरी मैनेजर पहले से ही 5% से कम खपत करता है - और मुख्य रूप से मेमोरी मैनेजर के अनुकूलन के कारण नहीं, बल्कि कॉल की संख्या को कम करके। यदि पहले इसी परीक्षण में मेमोरी को 130 मिलियन बार आवंटित किया गया था, तो अब यह केवल 10 मिलियन है। ऐसा लग सकता है कि मेमोरी मैनेजर के ओवरहेड को कम करने और डेटा संरचनाओं के सुधार के कारण कॉल की संख्या को कम करके सभी मुख्य त्वरण प्राप्त किया गया था, लेकिन वास्तव में सभी सबसिस्टम में काफी सुधार किया गया है।


त्वरण के मुख्य स्रोत:

• दुभाषिया ने 2 गुना बेहतर काम करना शुरू किया।
• एमएम ओवरहेड 17 गुना कम हो गया।
• हैश टेबल 4 गुना तेजी से काम करने लगे।
• कुल वर्डप्रेस उत्पादकता 3.5 गुना बढ़ी है।

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PHP 7

WordPress 3.6 — . - , PHP 7 mysql, , .



, PHPNG. 2/3 . , .

, WordPress, , — 1,5 2- .

PHP 7 HHVM

HHVM.



— . . Facebook . HHVM . , , , , .



PHP 7 — . Vebia, Etsy Badoo. Highload- , .

PHP 7.0 Etsy Badoo -. Badoo .



, 2 , — 7 .

PHP 7.0. , PHP 7.1, .

PHP Russia PHP 8 . PHP, , , — 1 . , , — , , , .