深入理解PHP Opcode缓存原理

古城微笑少年丶 2023-10-17 10:26 56阅读 0赞

#### 什么是opcode缓存？ ####

当解释器完成对脚本代码的分析后，便将它们生成可以直接运行的中间代码，也称为操作码（Operate Code，opcode）。Opcode cache的目地是避免重复编译，减少CPU和内存开销。如果动态内容的性能瓶颈不在于CPU和内存，而在于I/O操作，比如数据库查询带来的磁盘I/O开销，那么opcode cache的性能提升是非常有限的。但是既然opcode cache能带来CPU和内存开销的降低，这总归是好事。

现代操作码缓存器（Optimizer+，APC2.0+，其他）使用共享内存进行存储，并且可以直接从中执行文件，而不用在执行前“反序列化”代码。这将带来显着的性能加速，通常降低了整体服务器的内存消耗，而且很少有缺点。

#### 为什么要使用Opcode缓存？ ####

这得从PHP代码的生命周期说起，请求PHP脚本时，会经过五个步骤，如下图所示：

[![php-life-cycle-without-opcode-cache.png][]][php-life-cycle-without-opcode-cache.png]

Zend引擎必须从文件系统读取文件、扫描其词典和表达式、解析文件、创建要执行的计算机代码（称为Opcode），最后执行Opcode。每一次请求PHP脚本都会执行一遍以上步骤，如果PHP源代码没有变化，那么Opcode也不会变化，显然没有必要每次都重行生成Opcode，结合在Web中无所不在的缓存机制，我们可以把Opcode缓存下来，以后直接访问缓存的Opcode岂不是更快，启用Opcode缓存之后的流程图如下所示：

[![php-life-cycle.png][]][php-life-cycle.png]

#### 有那些PHP opcode缓存插件？ ####

Optimizer+（Optimizer+于2013年3月中旬改名为Opcache，PHP 5.5集成Opcache，其他的会不会消失？）、eAccelerator、xcache、APC ...

#### PHP opcode原理 ####

Opcode是一种PHP脚本编译后的中间语言，就像Java的ByteCode,或者.NET的MSL，举个例子，比如你写下了如下的PHP代码：

1.  <?php
2.  echo "Hello World";
3.  $a = 1 + 1;
4.  echo $a;
5.  ?>

PHP执行这段代码会经过如下4个步骤(确切的来说，应该是PHP的语言引擎Zend)

1.  Scanning(Lexing) ,将PHP代码转换为语言片段(Tokens)
2.  Parsing, 将Tokens转换成简单而有意义的表达式
3.  Compilation, 将表达式编译成Opocdes
4.  Execution, 顺次执行Opcodes，每次一条，从而实现PHP脚本的功能

题外话：现在有的Cache比如APC,可以使得PHP缓存住Opcodes，这样，每次有请求来临的时候，就不需要重复执行前面3步，从而能大幅的提高PHP的执行速度。

那什么是Lexing? 学过编译原理的同学都应该对编译原理中的词法分析步骤有所了解，Lex就是一个词法分析的依据表。 Zend/zend\_language\_scanner.c会根据Zend/zend\_language\_scanner.l(Lex文件),来输入的 PHP代码进行词法分析，从而得到一个一个的“词”，PHP4.2开始提供了一个函数叫token\_get\_all,这个函数就可以讲一段PHP代码 Scanning成Tokens；

如果用这个函数处理我们开头提到的PHP代码，将会得到如下结果:

1.  Array
2.  (
3.  \[0\] => Array
4.  (
5.  \[0\] => 367
6.  \[1\] => Array
7.  (
8.  \[0\] => 316
9.  \[1\] => echo
10. )
11. \[2\] => Array
12. (
13. \[0\] => 370
14. \[1\] =>
15. )
16. \[3\] => Array
17. (
18. \[0\] => 315
19. \[1\] => "Hello World"
20. )
21. \[4\] => ;
22. \[5\] => Array
23. (
24. \[0\] => 370
25. \[1\] =>
26. )
27. \[6\] => =
28. \[7\] => Array
29. (
30. \[0\] => 370
31. \[1\] =>
32. )
33. \[8\] => Array
34. (
35. \[0\] => 305
36. \[1\] => 1
37. )
38. \[9\] => Array
39. (
40. \[0\] => 370
41. \[1\] =>
42. )
43. \[10\] => +
44. \[11\] => Array
45. (
46. \[0\] => 370
47. \[1\] =>
48. )
49. \[12\] => Array
50. (
51. \[0\] => 305
52. \[1\] => 1
53. )
54. \[13\] => ;
55. \[14\] => Array
56. (
57. \[0\] => 370
58. \[1\] =>
59. )
60. \[15\] => Array
61. (
62. \[0\] => 316
63. \[1\] => echo
64. )
65. \[16\] => Array
66. (
67. \[0\] => 370
68. \[1\] =>
69. )
70. \[17\] => ;
71. )

分析这个返回结果我们可以发现，源码中的字符串，字符，空格，都会原样返回。每个源代码中的字符，都会出现在相应的顺序处。而，其他的比如标签，操作符，语句，都会被转换成一个包含俩部分的Array: Token ID (也就是在Zend内部的改Token的对应码，比如,T\_ECHO,T\_STRING)，和源码中的原来的内容。

接下来，就是Parsing阶段了，Parsing首先会丢弃Tokens Array中的多于的空格，然后将剩余的Tokens转换成一个一个的简单的表达式

1.  echo a constant string
2.  add two numbers together
3.  store the result of the prior expression to a variable
4.  echo a variable

然后就改Compilation阶段了，它会把Tokens编译成一个个op\_array, 每个op\_arrayd包含如下5个部分：

1.  Opcode数字的标识，指明了每个op\_array的操作类型，比如add , echo
2.  结果 存放Opcode结果
3.  操作数1 给Opcode的操作数
4.  操作数2
5.  扩展值1个整形用来区别被重载的操作符

比如，我们的PHP代码会被Parsing成:

1.  \* ZEND\_ECHO 'Hello World'
2.  \* ZEND\_ADD ~0 1 1
3.  \* ZEND\_ASSIGN !0 ~0
4.  \* ZEND\_ECHO !0

你可能会问了，我们的$a去那里了？

这个要介绍操作数了，每个操作数都是由以下俩个部分组成：

1.  op\_type : 为IS\_CONST, IS\_TMP\_VAR, IS\_VAR, IS\_UNUSED, or IS\_CV b)
2.  u,一个联合体，根据op\_type的不同，分别用不同的类型保存了这个操作数的值(const)或者左值(var)

而对于var来说，每个var也不一样

IS\_TMP\_VAR, 顾名思义，这个是一个临时变量，保存一些op\_array的结果，以便接下来的op\_array使用，这种的操作数的u保存着一个指向变量表的一个句柄（整数），这种操作数一般用~开头，比如~0,表示变量表的0号未知的临时变量

IS\_VAR 这种就是我们一般意义上的变量了,他们以$开头表示

IS\_CV 表示ZE2.1/PHP5.1以后的编译器使用的一种cache机制，这种变量保存着被它引用的变量的地址，当一个变量第一次被引用的时候，就会被CV起来，以后对这个变量的引用就不需要再次去查找active符号表了，CV变量以！开头表示。

这么看来，我们的$a被优化成!0了。

参考：http://www.laruence.com/2008/06/18/221.html

来源:https://blog.linuxeye.com/361.html

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