第85回PHP勉強会資料

1. Why is PHP7 so fast?
PHP7は
なぜ速いのか
hnw
第85回PHP勉強会
(2014/12/24)発表資料

2. 自己紹介
❖ @hnw
❖ 勤務先：KLab株式会社
❖ カレーとバグが大好物
❖ 好きなPHP実装：PHP7

3. アジェンダ
❖ PHP7の状況
❖ PHP7のzval
❖ PHP7のzend_string
❖ PHP7の HashTable

4. まずはアンケート

5. PHP7って
聞いたことがある人？

6. 実際にPHP7を
動かしたことがある人？

7. ❖ PHP7の状況
❖ PHP7のzval
❖ PHP7のzend_string
❖ PHP7の HashTable

8. PHP7？
❖ PHPの次バージョンはPHP 7.0
❖ 2015年11月リリース予定
❖ PHP6は開発中止した奴と紛らわしいのでスキップ
❖ 現在masterブランチ上でPHP7の開発が進んでいる

9. PHPNGとは
❖ PHP高速化プロジェクト
❖ 2014年1月公開
❖ リードプログラマ：Dmitry Stogov
❖ 2014年8月にPHP7のベースプロジェクトとして採用
❖ かなりのスピード採用

10. PHP7の性能
❖ DmitryのZendCon 2014での発表から引用

11. PHP7での改善内容
❖ PHPの内部的なデータ構造を大きく変更
❖ zval
❖ zend_string
❖ HashTable
❖ メモリ動的確保の回数やメモリ消費量を減らす方針
❖ PHPの言語仕様は変わらない

12. ❖ PHP7の状況
❖ PHP7のzval
❖ PHP7のzend_string
❖ PHP7の HashTable

13. PHP5のzval（整数型）
❖ 計24bytes
❖ 常にポインタ参照される
❖ 参照カウンタがある

14. PHP7のzval（整数型）
❖ 計16bytes
❖ 参照カウントされない

15. PHP5のコピーオンライト
❖ 「$a=$b」では参照カウンタだけ増える
❖ どちらかの変数値を書き換えるとzvalをコピーする
（コピーオンライト、CoWなどと言います）

16. PHP7で「$a=$b」
❖ PHP7の整数型は毎回コピーされる
❖ 真偽値型・浮動小数点数型も同様
❖ 本当にPHP7の方が有利なのか？

17. コピーオンライトの功罪
❖ 不要なデータコピーは減らすべき→正しい
❖ CoWを実現するのに必要なもの
❖ ポインタ(8bytes)
❖ 参照カウンタ(4bytes)
❖ zval(16bytes)のコピーを減らすのに12bytes使うのは
割に合わない

18. メモリキャッシュを活用する
❖ CPUから見るとメモリは非常に遅いデバイス
❖ 現代のCPUは3GHz動作→0.3nsに1回計算できる
❖ メモリアクセスは60-100ns程度
❖ メモリキャッシュはL1、L2、L3の3段構造
❖ 高速なキャッシュほど容量が小さい
❖ キャッシュライン(64bytes程度)ごとにキャッシュ

19. キャッシュに優しいデータ構造
❖ メモリ消費量が少ない
❖ 高速なキャッシュに乗りやすい
❖ 近所のメモリにアクセスする頻度が多い（局所参照性）
❖ L1キャッシュを利用できる
❖ PHP7の方がキャッシュに優しい構造になっている

20. 新zvalへの評価
❖ メモリアクセス関連の改善
❖ 真偽値型・整数型・浮動小数点数型でCoW廃止
❖ ポインタ参照を減らして局所参照性を上げた

21. ❖ PHP7の状況
❖ PHP7のzval
❖ PHP7のzend_string
❖ PHP7の HashTable

22. PHP5での文字列変数
❖ 参照カウンタと文字列の実体が別管理だった

23. zend_string
❖ PHP7で新規に作られた文字列を管理する構造体
❖ 参照カウンタを持つ

24. zend_string
❖ 文字列型の変数値の表現
❖ 内部的な文字列表現としても使われる
❖ 例：連想配列のキー
❖ 同じ文字列がプロセス内で共有できるようになった
❖ PHP5では「連想配列の配列」のキーを毎回作ってた

25. zend_stringへの評価
❖ ポインタ参照を減らして局所参照性を上げた
❖ 文字列長と文字列本体が近所になった
❖ 同じ文字列は使い回すようにしてメモリ消費量を節約

26. ❖ PHP7の状況
❖ PHP7のzval
❖ PHP7のzend_string
❖ PHP7の HashTable

27. PHPの連想配列
❖ PHP5まで事実上配列が無かった
❖ $array[1]でも連想配列アクセスしていた
❖ PHP7から「HASH_FLAG_PACKED」ができた
❖ ハッシュのルックアップテーブルを持たない配列
❖ $array[0..N-1]まで要素が詰まってる前提
❖ ねんがんのはいれつをてにいれたぞ！

30. HashTable/Bucketの改善
❖ HashTable: 72bytes→56bytes
❖ Bucket: 72bytes→32bytes
❖ メモリの動的確保が劇的に減った

31. 新HashTableへの評価
❖ 実は一番性能に影響する改善ポイントなのでは…
❖ まだ僕も調査が不十分です、ごめんなさい

32. まとめ
❖ 結局PHP7はなぜ速いのか？
❖ メモリアクセスに関する細かい改善の積み重ね
❖ PHP7の工夫を見ていると気づきがある
❖ 普段とは違うレイヤの話題が多くて面白い
❖ 情報も出そろいつつある
❖ 年末年始に遊んでみたらどうかな！

33. ご静聴
ありがとう
ございました