Performance (Web&PHP)

PHP Summer School PHP Summer School Desenvolvimento Orientado à Performance Nuno Loureiro <nuno@co.sapo.pt> http://blog.sig9.net/ 20/07/2007 Nuno Loureiro <nuno@co.sapo.pt> 20/07/2007

PHP Summer School About me • Licenciatura em Eng. Sistemas e Computação • Começou a usar Linux em 1995 • Começou a programar PHP em 1999 • Organizou o 1º Simpósio de Linux em 1999 - Simplinux • Sócio-fundador da ETH em 1999 • Autor do artigo “Programming PHP with Security in Mind” na Linux Journal 10/2002 • Juntou-se à equipa do SAPO em 2002 • Programador do Webmail do SAPO • Gestor técnico da plataforma de email do SAPO • Zend Certified Engineer em 2005 Performance 2

PHP Summer School Sumário - parte I • Arquitectura • Performance e Escalabilidade • Conteúdo Estático vs Dinâmico • Webserver • Compressão de Conteúdo • Optimizações de Compilador • Tuning php.ini • Compiler/Opcode Caching • Bottlenecks • Session Storage • Benchmarking Performance 3

PHP Summer School Sumário - parte II • PHP • Profiling • Caching • Opções de código a considerar • Regra 80/20 • Bases de Dados • O que evitar e o que usar Performance 4

PHP Summer School Arquitectura Performance e Escalabilidade • Performance != velocidade de execução • Performance = compromisso entre velocidade e escalabilidade Performance 5

PHP Summer School Arquitectura Performance e Escalabilidade Exemplo: Script que leia um ficheiro binário de 5Mb e escreva outro ficheiro com o conteúdo do primeiro mas codificado em base64 Performance 6

PHP Summer School Arquitectura Performance e Escalabilidade Exemplo: Script que leia um ficheiro binário de 5Mb e escreva outro ficheiro com o conteúdo do primeiro mas codificado em base64 Exemplo A.php: implementação tendo em conta a velocidade Exemplo B.php: implementação tendo em conta a escalabilidade A.php B.php Performance 6

PHP Summer School Arquitectura Performance e Escalabilidade Performance 7

PHP Summer School Arquitectura Performance e Escalabilidade • A.php: Leitura única do ﬁcheiro => Mais rápido • B.php: Múltiplas leituras do ﬁcheiro => Mais lento A.php B.php Performance 7

PHP Summer School Arquitectura Performance e Escalabilidade • A.php: Leitura única do ficheiro => Mais rápido • B.php: Múltiplas leituras do ficheiro => Mais lento No entanto, • A.php: Leitura única do ficheiro => Mais memória usada (~=2x5Mb) • B.php: Múltiplas leituras do ficheiro => Pouca memória usada A.php B.php Performance 7

PHP Summer School Arquitectura Performance e Escalabilidade • A.php: Leitura única do ficheiro => Mais rápido • B.php: Múltiplas leituras do ficheiro => Mais lento No entanto, • A.php: Leitura única do ficheiro => Mais memória usada (~=2x5Mb) • B.php: Múltiplas leituras do ficheiro => Pouca memória usada Com 100 instâncias em paralelo, • A.php: Ocupa cerca de 1Gb RAM => Usa Swap => LENTO! • B.php: Consumo de memória praticamente não cresce => Impacto na performance pouco significativo => MAIS RAPIDO! A.php B.php Performance 7

PHP Summer School Arquitectura Conteúdo Estático vs Dinâmico Performance 8

PHP Summer School Arquitectura Conteúdo Estático vs Dinâmico Conteúdo Estático: Conteúdo Dinâmico: • • Não envolve processamento extra Envolve processamento extra • • Servido directamente pelo servidor Web Servidor Web => Engine que interpreta o script • • Mais leve e rápido Mais lento que conteúdo estático • • exemplos: imagens, HTML, Javascript exemplos: PHP Perl, Python, Ruby , Performance 8

PHP Summer School Arquitectura Conteúdo Estático vs Dinâmico Conteúdo Estático: Conteúdo Dinâmico: • • Não envolve processamento extra Envolve processamento extra • • Servido directamente pelo servidor Web Servidor Web => Engine que interpreta o script • • Mais leve e rápido Mais lento que conteúdo estático • • exemplos: imagens, HTML, Javascript exemplos: PHP Perl, Python, Ruby , Para obter máxima Performance/Escalabilidade: • Usar sempre que possível conteúdo estático (pre-executar os scripts e servir sempre o conteúdo estático resultante) • Quando não é possível usar apenas conteúdo estático, dividir página em componentes e tornar estático os componentes que podem ser estáticos. (Ex: Portal com blocos de notícias) • Mas, nem sempre precisamos deste tipo de solução. Existem também outras alternativas tipo cache. Performance 8

PHP Summer School Arquitectura Conteúdo Estático vs Dinâmico Conteúdo Estático: Conteúdo Dinâmico: • • Não envolve processamento extra Envolve processamento extra • • Servido directamente pelo servidor Web Servidor Web => Engine que interpreta o script • • Mais leve e rápido Mais lento que conteúdo estático • • exemplos: imagens, HTML, Javascript exemplos: PHP Perl, Python, Ruby , Para obter máxima Performance/Escalabilidade: • Usar sempre que possível conteúdo estático (pre-executar os scripts e servir sempre o conteúdo estático resultante) • Quando não é possível usar apenas conteúdo estático, dividir página em componentes e tornar estático os componentes que podem ser estáticos. (Ex: Portal com blocos de notícias) • Mas, nem sempre precisamos deste tipo de solução. Existem também outras alternativas tipo cache. Dica: devido às limitações de pipelining dos browsers usar um domínio diferente para servir conteúdo estático Performance 8

PHP Summer School Arquitectura Webserver Performance 9

PHP Summer School Arquitectura Webserver Arquitectura mais comum: Apache PHP Apache + mod_php • “A” da arquitectura LAMP • Popular por algum motivo • PHP está embutido no Apache • Processos Apache ocupam mais RAM • Se o Apache estiver a servir muitos clientes lentos vai ter muita memória ocupada inutilmente Performance 9

PHP Summer School Arquitectura Webserver Arquitectura mais comum: A ganhar bastante popularidade: Lighttpd Apache PHP PHP Apache + mod_php Lighttpd + php fcgi • “A” da arquitectura LAMP • Rápido que se farta para conteúdo • Popular por algum motivo estático. • PHP está embutido no Apache • Separa as águas: • Processos Apache ocupam mais RAM • Servidor HTTP + Servidor PHP • Se o Apache estiver a servir muitos • Podemos criar um cluster de clientes lentos vai ter muita memória servidores HTTP e outro para correr ocupada inutilmente apenas PHP • Se o Lighttpd estiver a servir muitos clientes lentos, não há problema Performance 9

PHP Summer School Arquitectura Webserver Exemplo de uma Arquitectura escalável: Performance 10

PHP Summer School Arquitectura Webserver Dicas: • Compilar apenas com os módulos necessários • Desligar tudo o que não é necessário: • Logs => I/O • Se precisar de Logs: • não converter IPs em Hostnames • rodar os Logs • Status/ExtendStatus • Evitar tudo o que provoque mais do que um stat() por request • Exemplos no Apache: • Manter a lista do “DirectoryIndex” o mais pequena possível • Desactivar o uso de .htaccess com “AllowOverride none” Performance 11

PHP Summer School Arquitectura Compressão de Conteúdo Performance 12

PHP Summer School Arquitectura Compressão de Conteúdo Compressão de Conteúdo • A maioria dos Browsers suporta • Páginas comprimidas são em média 7-10x mais pequenas • Implementações: • Apache 1 (mod_gzip / mod_deflate) • Apache 2 (mod_deflate) • Lighttpd (mod_compress) • PHP: • php.ini: zlib.output compression=1 • no script: ob_start(“ob_gzhandler”) Performance 12

PHP Summer School Arquitectura Compressão de Conteúdo Menos output ... • usa menos largura de banda • poupa €€€ • as páginas carregam mais rapidamente • reduz IO de rede em sites com muito tráfego Compressão de Conteúdo • A maioria dos Browsers suporta • Páginas comprimidas são em média 7-10x mais pequenas • Implementações: • Apache 1 (mod_gzip / mod_deflate) • Apache 2 (mod_deflate) • Lighttpd (mod_compress) • PHP: • php.ini: zlib.output compression=1 • no script: ob_start(“ob_gzhandler”) Performance 12

PHP Summer School Arquitectura Optimizações de Compilador Para máxima performance é crucial que todo o software seja compilado de forma a usar o máximo do hardware disponível • Activar todas as optimizações de compilador com o -O3 • Optimizar o código para o CPU usado via -march -mcpu • Funcionalidades especíﬁcas do CPU via -msse -mmmx -mfpmath=sse • Desactivar dados para debug via -fomit-frame-pointer Performance 13

PHP Summer School Arquitectura Tuning php.ini • Settings aconselhados ** php.ini: no • register_globals = Off • register_long_arrays = Off • magic_quotes_gpc = Off • variables_order = “GPCS” • expose_php = Off • register_argc_argv = Off • always_populate_raw_post_data = Off ** • session.use_trans_sid = Off ** • session.auto_start = Off ** • session.gc_divisor = 1000 or 10000 • output_buffering = 4096 ** Desligado por default Performance 14

PHP Summer School Arquitectura Compiler/Opcode Caching Performance 15

PHP Summer School Arquitectura Compiler/Opcode Caching • O ciclo a branco acontece para cada ﬁcheiro incluído e não apenas para o ﬁcheiro principal • A compilação facilmente consome mais tempo do que a execução. Performance 15

PHP Summer School Arquitectura Compiler/Opcode Caching • O ciclo a branco acontece para cada ficheiro incluído e não apenas para o ficheiro principal • A compilação facilmente consome mais tempo do que a execução. Compiler/Opcode Caching • Cada script PHP é compilado apenas uma única vez para cada revision. • Reduz IO de ficheiros, os opcodes são lidos da memória em vez de serem “parsed” do disco. • Os opcodes são optimizados para uma execução mais rápida. Performance 15

PHP Summer School Arquitectura Compiler/Opcode Caching Opções mais populares para Opcode Cache: • Alternative PHP Cache (APC) - http://pecl.php.net/package/APC • pear install pecl.php.net/apc • Adicionar “extension=apc.so” no php.ini • XCache - http://xcache.lighttpd.net/wiki/GettingSource • Zend Platform - http://www.zend.com/ Performance 16

PHP Summer School Arquitectura Bottlenecks • Bottlenecks típicos de uma Arquitectura: • IO de Disco • Evitar logs ou gravar em disco diferente • Drive T uning (hdparm / RAID) • Usar RAM Disk para sessões ou para as sources # Speed Up /tmp Directory mount --bind -ttmpfs /tmp /tmp # Accelerate Scripts Directory mount --bind -ttmpfs /home/webroot /home/webroot • IO de Rede • Usar compressão de conteúdo • Separar Redes e usar mais interfaces de rede Performance 17

PHP Summer School Arquitectura Session Storage Para um único servidor: • Por default cada sessão de PHP é guardada em disco num ficheiro separado • Muitos ficheiros num directório reduz a velocidade de acesso • Separar as sessões em múltiplos directórios • session.save_path = quot;N;/pathquot; • Usar sessões em memória (via Ramdisk, shared memory) Para um cluster de servidores: • Usar Memcache • Usar o Session Clustering do Zend Platform • Fazer stickyness por servidor e usar método convencional para sessões Performance 18

PHP Summer School Arquitectura Benchmarking Opções mais populares para Benchmarking de conteúdo: Apache Benchmark - http://www.apache.org/ httperf http://freshmeat.net/projects/httperf/ http_load http://www.acme.com/software/http_load/ Performance 19

PHP Summer School Sumário - parte II • PHP • Profiling • Caching • Opções de código a considerar • Regra 80/20 • Bases de Dados • O que evitar e o que usar Performance 20

PHP Summer School PHP Proﬁling • PHP Debugger (APD) - http://pecl.php.net/package/apd • Zend Platform / Zend Studio - http://www.zend.com/ • XDebug - http://xdebug.org/ • kcachegrind Performance 21

PHP Summer School PHP Proﬁling PEAR Benchmark_Profiler Result Métodos mais úteis da class Pear::Benchmark_Proﬁler: •start() •stop() •enterSection() •leaveSection() •display() •getAllSectionsInformations() Performance 22

PHP Summer School PHP Caching Performance 23

PHP Summer School PHP Caching O que é? • Caching é o reconhecimento do facto que a maioria dos dados dinâmicos não mudam cada vez que os pedem Performance 23

PHP Summer School PHP Caching O que é? • Caching é o reconhecimento do facto que a maioria dos dados dinâmicos não mudam cada vez que os pedem Como funciona? Performance 23

PHP Summer School PHP Caching O que é? • Caching é o reconhecimento do facto que a maioria dos dados dinâmicos não mudam cada vez que os pedem Como funciona? Vantagens? • Grande aumento de performance • Diminuição na utilização de recursos Performance 23

PHP Summer School PHP Caching O que é? • Caching é o reconhecimento do facto que a maioria dos dados dinâmicos não mudam cada vez que os pedem Como funciona? Vantagens? • Grande aumento de performance • Diminuição na utilização de recursos Desvantagens? • Complexidade da Arquitectura • Potencial para dados inconsistentes Performance 23

PHP Summer School PHP Caching Tipos de cache: • Full Content Caching • Partial Content Caching • After Caching • Permanent Caching • HTP Header Caching Implementações de cache: • Zend Platform (parcial, total) • PEAR::Cache_Lite Performance 24

PHP Summer School Opções de código a considerar Proﬁling Results: Como posso optimizar o script? Performance 25

PHP Summer School PHP Opções de código a considerar • Evitar usar Regular Expressions • preg_match() => strpos() • preg_replace() => str_replace() ou strstr() • Usar echo em vez de print • Usar pelicas em vez de aspas • Usar ciclos while() em vez de for() e não usar funções nas condições Performance 26

PHP Summer School PHP Opções de código a considerar • Para Arrays Associativos usar foreach() em vez de while(list()= each()) Performance 27

PHP Summer School Opções de código a considerar Proﬁling Results: Agora que já sabem, optimizem! Performance 28

PHP Summer School PHP Opções de código a considerar Proﬁling Results: Ganho de 17.3% em relação ao primeiro exemplo Performance 29

PHP Summer School PHP 80/20 rule 80% do teu código demora menos de 20% do tempo total de execução • Não percas tempo a optimizar nada nos 80% • Descobre o que são os 20% a optimizar e optimiza Performance 30

PHP Summer School Bases de Dados O que evitar e o que usar • Evitar: • usar joins • fazer um query por todos os campos para obter apenas um • Usar: • Ferramentas para analisar a execução de queries • indexes nos campos apropriados Performance 31

PHP Summer School PHP Summer School FIM! Obrigado, perguntas? Nuno Loureiro <nuno@co.sapo.pt> http://blog.sig9.net/ 20/07/2007 Nuno Loureiro <nuno@co.sapo.pt> 20/07/2007

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Performance (Web&PHP)

by Nuno Loureiro on Jul 23, 2007

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