PHP7 内核之 FAST_ZPP 详解

Love The Way You Lie 2023-02-16 05:47 5阅读 0赞

从PHP7开始，大家可能会发现，不少函数不再使用传统的参数处理方式，而是改用了我们称之为Fast zend parameters parsing(FAST\_ZPP)的新型方式, 比如在PHP7之前，count函数是这样的:

PHP\_FUNCTION(count) \{ zval \*array; long mode = COUNT\_NORMAL; if (zend\_parse\_parameters(ZEND\_NUM\_ARGS() TSRMLS\_CC, "z|l", &array, &mode) == FAILURE) \{ return; \} .... \}

在PHP7以后，变成了:

PHP\_FUNCTION(count) \{ zval \*array; zend\_long mode = COUNT\_NORMAL; ZEND\_PARSE\_PARAMETERS\_START(1, 2) Z\_PARAM\_ZVAL(array) Z\_PARAM\_OPTIONAL Z\_PARAM\_LONG(mode) ZEND\_PARSE\_PARAMETERS\_END(); ... \}

很多PHP扩展开发的同学可能在初次接触的时候，会觉得很陌生，不要焦虑，让我慢慢道来 ：）

当时在做PHPNG(PHP7的开发项目代号)的开发的时候，我们主要的发现性能提升点的一个方式就是bench各种大型实际项目，来发现占用资源比较大的部分，而最常用benchmark对象之一是wordpress，因为它够复杂，够慢，（它也是我们开发JIT的时候对主要bench目标:)) 代表了非OO型代码类的典型应用， 在实际的benchmark的过程中我们发现，将近有6%的耗时被zend\_parse\_parameters给占用了。

事实上zend\_parameters\_parsing确实是一个很庞大的函数:

ZEND\_API int zend\_parse\_parameters(int num\_args, const char \*type\_spec, ...)

它根据type\_spec字符串中指定的标识符，来处理输入参数，而这个参数符有很多种(具体含义可以参看: README.PARAMETER\_PARSING\_API):

a A b C d f h H l L o O p P r s S z \* + | / !

根据不同的组合来表示我们的PHP函数要接受的参数类型，比如例子中的count, 通过”z|l”表示要接受一个zval类型的参数，和一个可选的long类型的mode参数，当zend\_parse\_parameters在runtime的时候被调用的时候，就会需要分析这些字符，然后调用对应的逻辑，对于一些本身就很简单的函数来说，比如count，这个开销就会显得很明显。

再回头来看这个函数的特点，我们会发现，比如对于count这个例子来说，其实type\_spec在编译期就是确定的常量，也就是说，其实在编译的时候，我们就应该已经知道了”a|l”应该调用那些对应的参数处理逻辑。

而事实上，当代的编译器都具备这个基本优化能力, 比如对于如下的代码:

\#include <stdlib.h> \#define AAA 1; int main() \{ int a = AAA; if (a) \{ abort(); \} return 0; \}

如果我们尝试让编译优化(-o2)它，并检查生成的汇编:

main: .LFB18: subq $8, %rsp call abort@PLT

大家可以看到，if判断已经被抹掉了， 因为在编译时刻， 就能知道a是1， if一定为真。

而FAST\_ZPP就是充分借助了这个能力而来的一种新型的参数申明方式， 比如对于Z\_PARAM\_ZVAL(array)

\#define Z\_PARAM\_ZVAL\_EX(dest, check\_null, separate) \\ if (separate) \{ \\ Z\_PARAM\_PROLOGUE(separate); \\ zend\_parse\_arg\_zval\_deref(\_arg, &dest, check\_null); \\ \} else \{ \\ ++\_i; \\ ZEND\_ASSERT(\_i <= \_min\_num\_args || \_optional==1); \\ ZEND\_ASSERT(\_i > \_min\_num\_args || \_optional==0); \\ if (\_optional && UNEXPECTED(\_i >\_num\_args)) break; \\ \_real\_arg++; \\ zend\_parse\_arg\_zval(\_real\_arg, &dest, check\_null); \\ \} \#define Z\_PARAM\_ZVAL(dest) \\ Z\_PARAM\_ZVAL\_EX(dest, 0, 0)

在编译时刻就能被先替换为:

zend\_parse\_arg\_zval(((zval\*)execute\_data) - 1, &array, 0);

而如果我们进一步审视zend\_parse\_arg\_zval:

static zend\_always\_inline void zend\_parse\_arg\_zval(zval \*arg, zval \*\*dest, int check\_null) \{ \*dest = (check\_null && (UNEXPECTED(Z\_TYPE\_P(arg) == IS\_NULL) || (UNEXPECTED(Z\_ISREF\_P(arg)) && UNEXPECTED(Z\_TYPE\_P(Z\_REFVAL\_P(arg)) == IS\_NULL)))) ? NULL : arg; \}

我们会发现它也是一个inline申明的函数，而参数因为是常量，那么就可以进一步被evaluate成：

zval \*array = ((zval\*)execute\_data) - 1;

怎么样，是不是一看就知道会快很多？ 没有type\_spec分析，没有额外的函数调用，直接获取到参数。

刚刚说到的inline函数可以在编译时期根据常数的剪枝内联, 也是用来避免同类函数的重复代码的很好的方法，在PHP7中也有大量使用，有兴趣的可以参看zend\_hash.c中的很多相似函数的定义。

当然，这么做也有一个问题就是， 会增大我们程序的binary size， 这个也很容易理解， 比如对于count来说，本来原来只是调用一个外部函数，一个call指令就够了，但现在就会有很多内联进来的指令。

而binary size变大以后，执行时期的cache miss就会增大，也会影响性能，所以FAST\_ZPP我们也不是建议全部使用， 而真是针对实际应用中调用频率比较大，并且本身函数逻辑较为简单的函数来使用.

总结一下，一般来说，我们自己写的扩展函数，并不需要一定使用FAST\_ZPP， 因为如果自身是复杂的函数逻辑的， 这点开销对比起来，其实也还好了。

最后，附上新的FAST\_ZPP API和老的参数描述之间的对应如下:

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