PHP 8新特性之JIT對PHP應用效能的影響

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前言

即將發布的PHP 8 最受大家關注的新特性就是引入了對JIT 的支持，我已經簡單介紹了JIT 是什麼，以及與Opcache 的區別，這裡簡單總結下：

• JIT 是在Opcache 優化的基礎上結合Runtime 資訊將字節碼編譯為機器碼快取起來
• 現有的Opcache 最佳化不受任何影響，並且PHP 的JIT 是在Opcache 中提供的
• JIT 不是對Opcache 替代，而是增強，在啟用JIT 的情況下，如果Zend 底層發現特定字節碼已經編譯為機器碼，則可以繞過Zend VM 直接讓CPU 執行機器碼，從而提高程式碼效能。

看起來很高大上，不過JIT 主要針對CPU 密集型操作優化效果明顯，而目前主流的PHP Web 應用都是IO 密集型操作，那麼PHP 8 引入的JIT 對這些Web應用的性能有沒有提升呢？為此，特地編譯安裝了 PHP 8 Alpha 版本，並分別對命令列應用（CPU 密集型操作）和 Laravel 應用（IO 密集型操作）進行了簡單的基準測試來探個究竟。

準備一個Ubuntu 虛擬機器

#：PHP 的JIT 只能在X86 架構下生效，所以使用Intel CPU 的PC、Mac、Linux 環境均可支援。

由於目前 PHP 8 還沒有正式發布，只能下載原始碼編譯安裝，所以需要準備一個 Linux 環境作為測試環境。不少同學跟我反映沒怎麼在Windows 上示範過操作流程，所以今天我特地選擇在Windows 10 專業版中透過WSL 來安裝Ubuntu 18.04 作為示範環境，這個比透過Virtual Box 或者VMWare 安裝虛擬機簡單多了，不得不說，從Windows 10 開始，對開發者越來越友善了，雖然比起Mac 還是有些距離，畢竟Mac 是原生的類Unix 系統。

言歸正傳，安裝WSL 版Ubuntu 虛擬機Windows 官方提供了相應的文檔：Windows Subsystem for Linux Installation Guide for Windows 10，照著做就好了，非常簡單，在Windows商店下載安裝後，就可以點選啟動按鈕啟動這個Ubuntu 虛擬機器了：

#開啟後的介面是這樣的，看起來和一個終端視窗差不多：

這個虛擬機使用起來的體驗比傳統的虛擬機要簡單一些，例如直接可以呼叫Windows 宿主機的程序，例如VS Code，在虛擬機中透過Nginx 管理的Web 應用程式也可以直接從Windows 宿主機的瀏覽器訪問，無需配置連接埠映射，所以用來作為本機Linux 測試開發環境很方便。

當然，如果你不想嚐鮮的話，使用傳統的虛擬機器或原生的 Ubuntu 系統都可以。

示範專案初始化

接下來，我們需要透過上面開啟的終端機視窗在這個Ubuntu 虛擬機器中安裝Nginx，以及PHP、Composer，透過以下幾個指令就可以搞定了：

sudo apt install nginx
sudo apt install php php-zip php-mbstring
sudo apt install composer

然後透過Composer 在Nginx 預設Web 根目錄/var/www 目錄下安裝用於示範的Laravel Web 專案（下載速度慢可以設定Composer 全域鏡像）：

sudo composer create-project --prefer-dist laravel/laravel blog 6.* -vvv

初始化完成後，可以透過php artisan serve 測試下這個項目存取是否正常。這裡就不示範了。

編譯安裝PHP 8 測試版

完成上述準備工作後，就可以開始PHP 8 測試版本的編譯安裝了，首先，我們從Github 下載PHP 8測試版本原始碼（PHP 官網原始碼套件下載太慢）：

wget https://github.com/php/php-src/archive/php-8.0.0alpha2.tar.gz

解壓縮並進入原始碼根目錄：

tar zxvf php-8.0.0alpha2.tar.gz
cd php-8.0.0alpha2

開始編譯安裝流程：

// 1、安装相关依赖库
sudo apt install -y pkg-config build-essential autoconf bison re2c libxml2-dev \
libsqlite3-dev libssl-dev libcurl4-openssl-dev libpng-dev libonig-dev libzip-dev

// 2、生成 configure 文件
./buildconf --force

// 3、配置构建流程
./configure --prefix=/usr/local/php8 \
--with-config-file-path=/usr/local/php8 \
--enable-mbstring  \
--enable-ftp  \
--enable-gd   \
--enable-mysqlnd \
--enable-pdo   \
--enable-sockets   \
--enable-fpm   \
--enable-xml  \
--enable-soap  \
--enable-pcntl   \
--enable-cli   \
--enable-json  \
--enable-tokenizer \
--enable-ctype \
--enable-bcmath  \
--with-openssl  \
--with-pear   \
--with-zlib  \
--with-iconv  \
--with-curl  \
--with-zip

// 4、构建
make

// 5、安装
sudo make install

最後一步執行成功後，會有PHP 8 安裝成功的提示文本，你也可以透過以下指令驗證安裝成功：

目前PHP 8 被安裝到了/usr/local /php8 這個目錄下。

初始化設定檔

編譯安裝的PHP 8 需要自行拷貝和設定設定文件，我們先將基礎設定檔php.ini 從原始碼目錄拷貝到PHP 的安裝目錄：

sudo cp php.ini-production /usr/local/php8/php.ini

由於JIT 是在Opcache 擴展中提供的，所以需要先啟動這個擴展，打開/usr/local/php8/php.ini，取消如下組態項目的註解（刪除前面的分號即可）：

zend_extension=opcache.so
opcache.enable=1
opcache.enable_cli=1

然後來初始化PHP-FPM 的設定檔。

先把php8.0-fpm 二進位檔案拷貝到/etc/init.d 目錄下（還是在php-8.0.0alpha2原始碼目錄下操作）：

sudo cp sapi/fpm/init.d.php-fpm /etc/init.d/php8.0-fpm
sudo chmod +x /etc/init.d/php8.0-fpm

进入 /usr/local/php8/etc 目录，初始化 PHP-FPM 配置文件：

cd /usr/local/php8/etc
sudo cp php-fpm.conf.default php-fpm.conf

通过 vim 编辑器打开 php-fpm.conf，修改如下配置项（同时取消前面的分号注释）：

pid = /run/php/php8.0-fpm.pid

然后进入当前目录下的 php-fpm.d 子目录：

cd php-fpm.d
sudo cp www.conf.default www.conf

打开 www.conf，修改如下配置项（同时取消前面的分号注释）：

user = www-data
group = www-data

listen = /run/php/php8.0-fpm.sock

listen.owner = www-data
listen.group = www-data
listen.mode = 0660

命令行应用基准测试

完成上述准备工作后，就可以正式开始测试工作了。

首先，我们来测试命令行应用，PHP 官方在源码中提供了一个基准测试文件，我们进入源码所在目录 php-8.0.0alpha2，通过如下命令测试不启动 JIT 情况下代码运行情况：

/usr/local/php8/bin/php -d opcache.jit_buffer_size=0 Zend/bench.php

运行结果如下（运行时间，单位为 s）：

然后，再通过下面这条命令测试启动 JIT 的情况下命令行代码的运行情况：

/usr/local/php8/bin/php -d opcache.jit_buffer_size=64M -d opcache.jit=1205 Zend/bench.php

注：关于 opcache.jit_buffer_size 配置项比较好理解，而 opcache.jit 配置项对应配置值的每个数字代表不同含义，具体可以参考鸟哥的这篇博客：PHP 8 新特性之 JIT 简介，里面讲得非常详细，一般对于命令行应用，将该配置值配置为 1205，对于 Web 应用，配置为 1235 或者 1255。

最终运行结果如下：

可以看到，在 CPU 密集型操作的命令行应用中，启用 JIT 与不启用相比，耗时降低了接近 60%，性能提升了 2 倍。

Web 应用基准测试

接下来，我们以 Laravel 演示项目为例，演示 PHP Web 应用中启用 JIT 与不启用性能有没有提升。

启动 PHP-FPM：

sudo /etc/init.d/php8.0-fpm start

在 Nginx 中配置一个新的虚拟主机（/etc/nginx/sites-available/blog）：

server {
    listen 80;
    server_name blog.test;
    root /var/www/blog/public;

    index index.html index.htm index.php;

    charset utf-8;

    location / {
        try_files $uri $uri/ /index.php?$query_string;
    }

    location = /favicon.ico { access_log off; log_not_found off; }
    location = /robots.txt  { access_log off; log_not_found off; }

    error_page 404 /index.php;

    location ~ \.php$ {
        fastcgi_pass unix:/var/run/php/php8.0-fpm.sock;
        fastcgi_index index.php;
        fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $realpath_root$fastcgi_script_name;
        include fastcgi_params;
    }

    location ~ /\.(?!well-known).* {
        deny all;
    }
}

然后进入 /etc/nginx/sites-enable 目录，创建这个虚拟主机的软连接：

sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/blog blog

启动 Nginx：

sudo service nginx start

在 Windows 系统的 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts 文件中添加虚拟域名与主机地址的映射：

127.0.0.1 blog.test

此时可以在 Windows 宿主机中通过浏览器访问对应的 Laravel 项目，表示部署成功：

然后，我们还是在 Windows 中，通过 ab 命令对 blog.test 首页进行压力测试（此时尚未启用 JIT）：

ab -n 10 -c 10 http://blog.test/

注：-n 表示总请求数，-c 表示最大并发请求数。

测试结果如下，重点关注 RPS（每秒处理请求数）：

最后，在 Ubuntu 虚拟机中，打开 PHP 8 的配置文件 /usr/local/php8/php.ini，在 Opcache 配置项下新增 JIT 配置：

opcache.jit=1235
opcache.jit_buffer_size=64M

配置完成后，重启 PHP-FPM 服务，再次回到 Windows 宿主机，通过 ab 命令对 http://blog.test 页面进行压力测试：

ab -n 10 -c 10 -s 60 http://blog.test/

注：-s 表示超时时间。

运行结果如下：

可以看到在 IO 密集型操作的 Web 应用中，启用 JIT 与不启用相比，性能不但没有提升，反而有 10% 左右的损耗，至少在 Laravel 应用中是如此。

小结

当然，这里的测试仅限于的 Ubuntu 虚拟机环境（Windows WSL 版，配置是 8C8G），并且我也只是将 JIT 参数调整为官方建议的参数，没有做更多的对比测试，但是可以肯定的是 JIT 对 CPU 密集型操作优化效果很好，对 Web 应用性能是否有提升，取决于你的环境和配置的调优，因此 JIT 对 IO 密集型操作应用的性能优化效果有限，更适用于 CPU 密集型操作场景的性能优化，比如图像处理、机器学习等。

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