Zend OPcacheの速さの秘密を探る

1. Zend OPcacheの速さの秘密を探る hnw PHPカンファレンス2013(2013/09/14) 発表資料 13年9月14日土曜日

2. 自己紹介 @hnw / id:hnw 勤務先：KLab株式会社社内PHP案件の助っ人など（性能改善とか）やってますカレーとバグが大好物おいしい情報をお待ちしています 13年9月14日土曜日

3. 今日おはなしすること Zend OPcache とは最適化フェーズの内側安定性をどう判断するか 13年9月14日土曜日

4. Zend OPcache とは最適化フェーズの内側安定性をどう判断するか 13年9月14日土曜日

5. Zend OPcache とは PHPのopcodeキャッシュ＆最適化エクステンション PHP 5.5に標準添付、APCの代替として期待されている PHP 5.2から5.5に対応前身： Zend社の商用製品（Zend Optimizer） 2013年2月 Open Source化、名前も変わった 13年9月14日土曜日

6. APC との違い KVS 機能が無い APCu などを併用しましょうバイトコードの最適化を行うこれが速さの秘密 13年9月14日土曜日

7. Zend OPcache の性能ベンチマークテスト Opcode Cache Benchmarks 全般的にAPCより速い仕組み上も有利 APCより遅くなる状況が珍しい 13年9月14日土曜日

8. OPcacheが行う「最適化」って何？ 13年9月14日土曜日

9. 素のPHPの処理 PHPコードをopcodeに変換してからVM実行している Parser Lexer OpcodeCompiler ZendVM PHP token AST opcode 13年9月14日土曜日

11. opcodeの例参考：Opcode Descriptions and Examples <?php if (false) { echo ”*”; } 13年9月14日土曜日

13. Zend VM概要最大4オペランドのレジスタマシンレジスタ数は無限個各レジスタの変数型は実行時まで決定できない命令数 146（PHP 5.5.3時点） 13年9月14日土曜日

14. PHP+APCの処理 opcodeキャッシュにより、PHPの解釈をスキップできる Parser Lexer OpcodeCompiler ZendVM PHP token AST opcode OpcodeCache opcode 13年9月14日土曜日

15. PHP+OPcacheの処理 opcodeレベルの最適化処理を行い、キャッシュする Parser Lexer OpcodeCompiler ZendVM Optimizer PHP token AST opcode opcode OpcodeCache opcode 13年9月14日土曜日

16. 最適化の例 opcode数を減らしたり、効率の良いものに置換したりする OPcache無効：4opcodes OPcache有効：1opcode 13年9月14日土曜日

17. VLD opcodeを確認するためのPHP extension http://derickrethans.nl/projects.html#vld メンテナ：Derick Rethans GitHub上ではPHP 5.5に対応済み https://github.com/derickr/vld 5.5対応のパッチは僕が書きました。バグレポよろしく。 13年9月14日土曜日

19. OPcacheの最適化内容 substitute persistent constants (true, false, null, etc) perform compile-time evaluation of constant binary and unary operations optimize series of ADD_STRING and/or ADD_CHAR convert CAST(IS_BOOL,x) into BOOL(x) convert INTI_FCALL_BY_NAME + DO_FCALL_BY_NAME into DO_FCALL convert non-numeric constants to numeric constants in numeric operators optimize constant conditional JMPs optimize static BRKs and CONTs optimize $i = $i+expr to $i+=expr optimize series of JMPs change $i++ to ++$i where possible CFG optimization Optimize temp variables usage remove NOPs 高度な最適化は行っていない印象 13年9月14日土曜日

20. 最適化の具体例(1) コンパイル時に評価できる場所は先に評価する「$seconds_in_a_day = 60*60*24;」あらかじめ 86400 として変数にセットする 13年9月14日土曜日

21. 最適化の具体例(1) OPcacheなし 60を60倍して、さらに24倍している 13年9月14日土曜日

22. 最適化の具体例(1) OPcacheあり 60*60*24した結果をいきなり変数に代入 13年9月14日土曜日

23. 最適化の具体例(2) 可能であれば $i++ を ++$i に変える式 $i++ の結果を利用していない場合、両者は交換可能交換するとopcode数が減る $i++ はZend VM上では2命令に展開される ++$i は1命令に展開される 13年9月14日土曜日

24. 最適化の具体例(3) 無駄なジャンプ命令を削除するジャンプ命令の飛び先がジャンプ命令になる場合がある 2重ループの終端など <?php for ($i = 0; $i < 10; $i++) { for ($j = 0; $j < 10; $j++) { $sum += $arr[$i][$j] } } 13年9月14日土曜日

25. OPcacheがやらないこと(1) 共通部分式の除去 (Common Subexpression Elimination) 下記コードには「$_GET[’x’]」が2回出現 opcodeレベルでは3命令、一時変数に格納すれば有利 <?php $y = $_GET[’x’] + 1; $z = $_GET[’x’] - 9; 13年9月14日土曜日

26. OPcacheがやらないこと(2) ループ不変式の追い出し (Loop Invariant Motion) 可能であればループ内の式をループ外に追い出す例：下記の「$a=$b*$c」をループ外に追い出す <?php for ($i = 0; $i < 10; $i++) { $a = $b * $c; ...（$a,$b,$cの値がループ内で不変） } 13年9月14日土曜日

27. 最適化の効果ひとつひとつの最適化の効果はごく僅かこの手の最適化は「ちりも積もれば」的な部分が大きい人力で行っても報われないことが多い細かい最適化が好きな人はOPcacheに機能追加しよう！教科書的な内容で未実装のものが多い 13年9月14日土曜日

29. APCとの比較 PHP 5.4用のAPCはずっとbeta 高負荷サイトでのホットデプロイ時に白画面になる事故 OPcache はPHP 5.5から本体添付、5.5なら鉄板 PHP 5.2以降をサポートしている PHP 5.4との組み合わせも要注目 13年9月14日土曜日

30. OPcacheの枯れ具合一定の安心感開発開始から約10年、Zend社の製品として提供 PHPのコアコミッターが複数人参加している今までソースコードが出ていなかった分、ポカがありうる最近バグ報告しました / PHP5.5.2 に入ってます zendtech/ZendOptimizerPlus PR#113 13年9月14日土曜日

31. まとめ OPcacheの最適化仕組みとしても、実測値から見ても有効まだ最適化の余地がある OPcacheの安定性 APCより良いのでは（特に5.4+）一定レベル以上ではないか 13年9月14日土曜日

32. ご静聴ありがとうございました 13年9月14日土曜日

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