关于linux:PHP7内存性能优化的思想精髓

后面咱们探讨了内存的工作原理，也进行了一些性能相干的测试。那么明天开始咱们来看几个在实践中的利用。首先咱们先从PHP开始。

2015年，PHP7的公布能够说是在技术圈里引起了不小的轰动，因为它的执行效率比PHP5间接翻了一倍。PHP7在内存方面，你是否晓得作者都进行了哪些优化？你是否可能深层次了解到作者优化思路的精华？

让咱们从几个外围的数据结构改良开始看起。

PHP7 zval变动

1、php5.3中的zval：

typedef unsigned int zend_object_handle;
typedef struct _zend_object_value {
    zend_object_handle handle;
    zend_object_handlers *handlers;
} zend_object_value;

typedef union _zvalue_value {
    long lval;                    /* long value */
    double dval;                /* double value */
    struct {
        char *val;
        int len;
    } str;
    HashTable *ht;                /* hash table value */
    zend_object_value obj;
} zvalue_value;

struct _zval_struct {
    /* Variable information */
    zvalue_value value;        /* value */
    zend_uint refcount__gc;
    zend_uchar type;    /* active type */
    zend_uchar is_ref__gc;
};

咱们这里只探讨64位操作系统下的状况。该_zval_struct构造体中的由四个成员形成，其中zvalue_value略微简单一些，是一个联合体。联合体中最长的成员是一个指针加一个int，8+4=12字节。然而默认状况下，会进行内存对齐，故_zval_struct会占用16字节。 那么

_zval_struct总的字节 = value（16）+ refcount__gc（4）+ type（1）+ is_ref__gc（1）= 占用22字节。

最初再思考下内存对齐，理论占用24字节。（如果算的有点晕话，感兴趣的同学能够写段简略的测试代码，应用sizeof查看一下）

2、PHP7.2中的zval

typedef struct _zval_struct     zval;
typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;                /* long value */
    double            dval;                /* double value */
    zend_refcounted  *counted;
    zend_string      *str;
    zend_array       *arr;
    zend_object      *obj;
    zend_resource    *res;
    zend_reference   *ref;
    zend_ast_ref     *ast;
    zval             *zv;
    void             *ptr;
    zend_class_entry *ce;
    zend_function    *func;
    struct {
        uint32_t w1;
        uint32_t w2;
    } ww;
} zend_value;
struct _zval_struct {
    zend_value        value;            /* value */
    union {  
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,            
                zend_uchar    type_flags,
                zend_uchar    const_flags,
                zend_uchar    reserved)        
        } v;
        int type_info;
    } u1;
    union {  ...... } u2;
};

7.2中的_zval_struct构造体里由3个成员形成，其中zend_value看起来比较复杂，实际上只是一个8字节的联合体。 u1也是一个联合体，占用是4个字节。u2也一样。这样_zval_struct就理论占用16个字节。

PHP7 HashTable变动

1、PHP5.3里的HashTable:

typedef struct _hashtable {
        uint nTableSize;
        uint nTableMask;
        uint nNumOfElements;   //留神这里：节约ing
        ulong nNextFreeElement;
        Bucket *pInternalPointer;       /* Used for element traversal */
        Bucket *pListHead;
        Bucket *pListTail;
        Bucket **arBuckets;
        dtor_func_t pDestructor;
        zend_bool persistent;
        unsigned char nApplyCount;
        zend_bool bApplyProtection;
} HashTable;

再5.3里HashTable就是一个大struct， 有点小简单，咱们拆开了细说，

• uint nTableSize 4字节
• uint nTableMask 4字节
• uint nNumOfElements 4字节，
• ulong nNextFreeElement 8字节 留神这后面的4个字节会被节约掉，因为nNextFreeElement的开始地址须要对齐
• Bucket *pInternalPointer 8字节
• Bucket *pListHead 8字节
• Bucket *pListTail 8字节
• Bucket **arBuckets 8字节
• dtor_func_t pDestructor 8字节
• zend_bool persistent 1字节
• unsigned char nApplyCoun 1字节
• zend_bool bApplyProtection 1字节

最终

总字节数 = 4+4+4+4(nNextFreeElement后面这四个字节会留空)+8+8+8+8+8+8+1+1+1 = 67字节。

再加上构造体自身要对齐到8的整数倍，所以理论占用72字节。

2、PHP7.2里的HashTable:

typedef struct _zend_array HashTable;
struct _zend_array {
    zend_refcounted_h gc;
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    flags,
                zend_uchar    nApplyCount,
                zend_uchar    nIteratorsCount,
                zend_uchar    consistency)
        } v;
        uint32_t flags;
    } u;
    uint32_t          nTableMask;
    Bucket           *arData;
    uint32_t          nNumUsed;
    uint32_t          nNumOfElements;
    uint32_t          nTableSize;
    uint32_t          nInternalPointer;
    zend_long         nNextFreeElement;
    dtor_func_t       pDestructor;
};s

在7.2里HashTable

• zend_refcounted_h gc 看起来唬人，理论就是个long，占用8字节
• union… u 占用4字节
• uint32_t 占用4字节
• Bucket* 指针占用8字节
• uint32_t nNumUsed 占用4字节
• uint32_t nNumOfElements 占用4字节
• uint32_t nTableSize 占用4字节
• uint32_t nInternalPointer 占用4字节
• zend_long nNextFreeElement 占用8字节
• dtor_func_t pDestructor 占用8字节

总字节数 = 8+4+4+8+4+4+4+4+8+8 = 56字节

占用56字节，并且正好达到了内存对齐的状态，没有额定的节约。

另外还有PHP源代码里常常出镜的Buckets也从72降落到了32字节，这里我就不翻源代码了。

优化思路精华

咱们看了两个外围数据结构的构造体变动，这下面的优化都是什么含意呢？ 拿HashTable举例，貌似从72字节优化到了56字节，这内存节约的也不是特地多嘛，才20%多而已！

但这两头其实暗藏了两个较深层次优化思路

第一、CPU在向内存要数据的时候是以Cache Line为单位进行的，而咱们说过Cache Line的大小就是64字节。回过头来看HashTable，在7.2里的56字节，只须要CPU向内存进行一次Cache Line大小的burst IO，就够了。而在5.3里的72字节，尽管只比Cache Line大了那么一丢丢，然而对不起，必须得进行两次burst IO才能够。 所以，在计算机里，72字节绝对56字节实际上是翻倍的性能晋升！！

第二、CPU的L1、L2、L3的容量是固定的几十K或者几十M。假如Cache的都是HashTable，那么Cache容量不变的条件下，PHP7里能Cache住的HashTable数量将会翻倍，缓存命中率晋升一大截。要晓得L1命中后只须要1ns多一点的耗时，而如果穿透到内存的话可能就须要40多纳秒的延时了，整整差了几十倍。

所以PHP内核的作者大牛深谙CPU与内存的工作原理，外表上看起来只是几个字节的节约，然而实际上暴发出了微小的性能晋升！！

开发内功修炼之内存篇专辑：

• 1.带你深刻了解内存对齐最底层原理
• 2.内存随机也比程序拜访慢，带你深刻了解内存IO过程
• 3.从DDR到DDR4，内存外围频率其实基本上就没太大的提高
• 4.理论测试内存在程序IO和随机IO时的拜访延时差别
• 5.揭穿内存厂家“谎话”，实测内存带宽实在体现
• 6.NUMA架构下的内存拜访提早区别！
• 7.PHP7内存性能优化的思维精华
• 8.一次内存性能晋升的我的项目实际
• 9.挑战Redis单实例内存最大极限，“遭逢”NUMA陷阱！

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