php7.4 preload(预加载)
1. 什么是preload
什么是preload?
Preloading in PHP 7.4中有一句话总结的简单到位：
Opcache, but more！
那么preload比opcache多做了哪些呢？为了更好的说明问题，我们先来看下面这张opcache的工作原理图。
image
图中不难看出，对于执行过的代码，再次执行时将命中cache，cache中的opcode可以直接被取出，进而执行。从而省了下了词法析，语法分析，编译生成opcode的时间。
但是从cache中的opcode到执行opcode过程中还需要做两件事
- 将opcode从SHM（cache）中拷贝到处理请求的进程（比如php-fpm）空间中。
- 链接，也就是解决依赖问题。比如：
A.php
class A{
...
}
B.php
class B extends A{
...
}
每个文件是单独编译并生成opcode的，所以当我们使B.php对应的opcode（也就是使用class B）时,还要再去拿A对应的opcode。
完成上面两件事后，代码才能真正开始执行。
此外，opcode是可以设置对文件的变化做检查的，比如每隔2秒，看下文件是否有变，如果改变，则cache中的opcode失效，重新编译。
上面这些事，都是在执行之前发生的，是否可以提前做好，把时间省下来呢？可以的，这就是preload的主要工作！
- 执行前将opcode直接放入处理进程中。
- 提前链接，解决依赖。
- 载入的opcode不可更改，省去了检查文件变更及可能的重新编译时间。相应的副作用是，如果不重启进程（比如php-fpm），代码的修改将不会生效。
2. 如何启用preload
2.1修改php.ini
[opcache]
zend_extension=opcache.so
opcache.enable=1 # 启用 opcache
opcache.preload=your_preload_script.php #该脚本用于执行预加载哪些文件
opcache.preload_user=a_user_name # preload用户，安全考虑禁止root用户
2.2预加载脚本
一段最简单的预加载脚本如下：
$files = /* An array of files you want to preload */;
foreach ($files as $file) {
opcache_compile_file($file);
}
files中对应的class将被预加载到内存中
3. 实例
3.1 php.ini配置
[opcache]
opcache.enable=1
opcache.preload=/home/rawphp/preload.php
opcache.preload_user=odin
3.2 预加载脚本
rawphp目录结构如下
├── a.php //业务代码
├── lib //基础库
│ ├── 1.php
│ ├── 2.php
│ └── base.php
└── preload.php预加载脚本
preload.php
<?php
$files = [
"lib/base.php",
"lib/1.php",
"lib/2.php"
];
foreach ($files as $one){
opcache_compile_file($one);
}
3.3 目录中的其它代码
a.php
<?php
$obj = new A1();
$obj->say();
lib/1.php
<?php
require_once(__DIR__."/base.php");
class A1 extends Base{
public function say(){
echo "i'm A1";
}
}
lib/2.php
<?php
class A2{
public function sayhi(){
echo "i'm A2";
}
}
lib/base.php
<?php
abstract class Base{
abstract function say();
}
3.4 说明及注意
- 因为作了preload， 所以a.php中不需要require("lib/1.php")就可以直接new A1()。
- A1依赖Base, 已经在文件中
require_once(__DIR__."/base.php")
但是在preload.php中依然要对base.php进行opcache_compile_file()。不然重启php-fpm时会报NOTICE
Can't preload unlinked class A1: Unknown parent Base.
也就是A1不会被预加载。进而带来的后里是，执行a.php时报Fatal error
Fatal error: Uncaught Error: Class 'A1' not found
3.5 从底层看效果
我们只启动一个php-fpm进程，这样可以通过strace对比一下开关preload的效果。
3.5.1开启preload
首先，我们打开preload，从浏览器执行a.php，看到strace结果如下：
image
只读取了a.php，没有读取依赖的1.php, base.php。因为已经直接从内存中加载。
3.5.2关闭preload，只保留opcache
修改php.ini
;opcache.preload=/home/ballqiu/rawphp/preload.php
修改a.php
//增加如下代码，否则无法执行
require_once("lib/1.php");
从浏览器执行a.php，第一次执行看到strace结果如下：
image
读取了1.php, base.php两个依赖。
第二次执行看到strace结果如下：
image
因为开启了opcache, 所以，虽然没有读取依赖文件，但仍然检查了文件是否更新。
4. 万物皆可preload么？
RFC的中Preloading Limitation是这样说明的。
Only classes without unresolved parent, interfaces, traits and constant values may be preloaded。
我的实验结果如下：
- class, funciton, trait, interface能够进行预加载(在满足依赖的情况下)。
- 全局变量，define, const，无法被预加载。比如preload.php中如果有如下代码：
<?php
define("NAME", "BALL");
$name = "ball";
const BOOK = "pot";
那么这些变量和常量在a.php中都是无法看到的。
- 预加载只加载文件，不执行文件，因此动态生成的一切无法被预加载。
5. 特别注意
- 修改preload.php(预加载脚本)时一定要特别小心，如果出问题，会导致php-fpm重启失败。
- 被预加载的文件如果有修改，一定要重启php-fpm才会生效。
- 开preload的前提是开opcache， 所以不存在只开preload不开opcache的情况。反之是可以的。
6. 性能测试
我们使用一个最简单的hello world程序，测试superphp框架(内部的一个中等复杂度的框架，可以类比CI)在不同条件下的性能。(测试机器配置：4核8G)
<?php
class Page_User_Index extends SOSO_Page{
public function run(){
echo "hello world";
}
}
使用ab做压测，记录不同并发下Time per request（单位毫秒）。
php 7.4.0
image
可见框架在开preload与不开preload时差别不大。这是因为代码比较简单，依赖不多，框架预加的类也不多。
php 7.0.1
image
可见同样是只开opcache, 即使在如此简单的逻辑下7.4的性能还是高于7.0。
7. 总结
- 预加载可以提升性能，但只有依赖繁多时才会起到明显效果。
- 即使只开启opcache，性能提供也非常明显。
- 升级php7.4得到的性能提供明显。
