使用Huagepage和PGO來提升PHP7的執(zhí)行性能

2020-03-22 20:03:49

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供稿：網友

Hugepage
PHP7剛剛發(fā)布了RC4, 包含一些bug修復和一個我們最新的性能提升成果，那就是”HugePageFy PHP TEXT segment”，通過啟用這個特性，PHP7會把自身的TEXT段（執(zhí)行體）”挪“到Huagepage上，之前的測試，我們能穩(wěn)定的在Wordpress上看到2%~3%的QPS提升。關于Hugepage是啥，簡單的說下就是默認的內存是以4KB分頁的，而虛擬地址和內存地址是需要轉換的，而這個轉換是要查表的，CPU為了加速這個查表過程都會內建TLB（Translation Lookaside Buffer），顯而易見如果虛擬頁越小，表里的條目數也就越多，而TLB大小是有限的，條目數越多TLB的Cache Miss也就會越高，所以如果我們能啟用大內存頁就能間接降低這個TLB Cache Miss，至于詳細的介紹，Google一搜一大堆我就不贅述了，這里主要說明下如何啟用這個新特性，從而帶來明顯的性能提升。新的Kernel啟用Hugepage已經變得非常容易了，以我的開發(fā)虛擬機為例(Ubuntu Server 14.04，Kernel 3.13.0-45), 如果我們查看內存信息：$ cat /proc/meminfo | grep Huge
可見一個Hugepage的size是2MB, 而當前并沒有啟用HugePages. 現在讓我們先編譯PHP RC4, 記得一定不要加： –disable-huge-code-pages （這個新特性是默認啟用的，你加了這個就關了）然后配置opcache, 從PHP5.5開始Opcache已經是默認啟用編譯的，但是是編譯動態(tài)庫的，所以我們還是要在php.ini中配置加載下。zend_extension=opcache.so這個新特性是做在Opcache里的，所以也要通過Opcache啟用這個特性（通過設置opcache.huge_code_pages=1），具體的配置：opcache.huge_code_pages=1現在讓我們配置OS，分配一些Hugepages：$ sudo sysctl vm.nr_hugepages=128vm.nr_hugepages = 128現在讓我們再次檢查內存信息:$ cat /proc/meminfo | grep Huge
[01-Oct-2015 09:33:27] NOTICE: [pool www] 'user' directive is ignored when FPM is not running as root[01-Oct-2015 09:33:27] NOTICE: [pool www] 'group' directive is ignored when FPM is not running as root現在，再次檢查內存信息:$ cat /proc/meminfo | grep Huge
說到這里，如果Hugepages可用，其實Opcache也會用Hugepages來存儲opcodes緩存，所以為了驗證opcache.huge_code_pages確實生效，我們不妨關閉opcache.huge_code_pages, 然后再啟動一次后看內存信息：$ cat /proc/meminfo | grep Huge
可見開啟了huge_code_pages以后， fpm啟動后多用了4個pages, 現在我們檢查下php-fpm的text大小：$ size /home/huixinchen/local/php7/sbin/php-fpm
text data bss dec hex filename10114565 695200 131528 10941293 a6f36d /home/huixinchen/local/php7/sbin/php-fpm可見text段有10114565個字節(jié)大小，總共需要占用4.8個左右的2M的pages，考慮到對齊以后（尾部不足2M Page部分不挪動），申請4個pages，正好和我們看到的相符。說明配置成功！ Enjoy :)但是有言在先，啟用此特性以后，會造成一個問題就是你如果嘗試通過Perf report/anno 去profiling的時候，會發(fā)現符號丟失(valgrind, gdb不受影響), 這個主要原因是Perf的設計采用監(jiān)聽了mmap，然后記錄地址范圍，做IP到符號的轉換，但是目前HugeTLB只支持MAP_ANON，所以導致Perf認為這部分地址沒有符號信息，希望以后版本的Kernel可以修復這個限制吧..GCC PGO
PGO正如名字所說(Profile Guided Optimization 有興趣的可以Google), 他需要用一些用例來獲得反饋, 也就是說這個優(yōu)化是需要和一個特定的場景綁定的.你對一個場景的優(yōu)化, 也許在另外一個場景就事與愿違了. 它不是一個通用的優(yōu)化. 所以我們不能簡單的就包含這些優(yōu)化, 也無法直接發(fā)布PGO編譯后的PHP7.當然, 我們正在嘗試從PGO找出一些共性的優(yōu)化, 然后手工Apply到PHP7上去, 但這個很明顯不能做到針對一個場景的特別優(yōu)化所能達到的效果, 所以我決定寫這篇文章簡單介紹下怎么使用PGO來編譯PHP7, 讓你編譯的PHP7能特別的讓你自己的獨立的應用變得更快.首先, 要決定的就是拿什么場景去Feedback GCC, 我們一般都會選擇: 在你要優(yōu)化的場景中: 訪問量最大的, 耗時最多的, 資源消耗最重的一個頁面.拿Wordpress為例, 我們選擇Wordpress的首頁(因為首頁往往是訪問量最大的).我們以我的機器為例: Intel(R) Xeon(R) CPU X5687 @ 3.60GHz X 16(超線程),
48G Memory
php-fpm 采用固定32個worker, opcache采用默認的配置(一定要記得加載opcache)以wordpress 4.1為優(yōu)化場景..首先我們來測試下目前WP在PHP7的性能(ab -n 10000 -c 100):$ ab -n 10000 -c 100 http://inf-dev-maybach.weibo.com:8000/wordpress/
This is ApacheBench, Version 2.3 $Revision: 655654 $ Copyright 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/Licensed to The Apache Software Foundation, http://www.apache.org/Benchmarking inf-dev-maybach.weibo.com (be patient)Completed 1000 requestsCompleted 2000 requestsCompleted 3000 requestsCompleted 4000 requestsCompleted 5000 requestsCompleted 6000 requestsCompleted 7000 requestsCompleted 8000 requestsCompleted 9000 requestsCompleted 10000 requestsFinished 10000 requestsServer Software: nginx/1.7.12Server Hostname: inf-dev-maybach.weibo.comServer Port: 8000Document Path: /wordpress/Document Length: 9048 bytesConcurrency Level: 100Time taken for tests: 8.957 secondsComplete requests: 10000Failed requests: 0Write errors: 0Total transferred: 92860000 bytesHTML transferred: 90480000 bytesRequests per second: 1116.48 [#/sec] (mean)Time per request: 89.567 [ms] (mean)Time per request: 0.896 [ms] (mean, across all conhtml' target='_blank'>current requests)Transfer rate: 10124.65 [Kbytes/sec] received可見Wordpress 4.1 目前在這個機器上, 首頁的QPS可以到1116.48. 也就是每秒鐘可以處理這么多個對首頁的請求,現在, 讓我們開始教GCC, 讓他編譯出跑Wordpress4.1更快的PHP7來, 首先要求GCC 4.0以上的版本, 不過我建議大家使用GCC-4.8以上的版本(現在都GCC-5.1了).第一步, 自然是下載PHP7的源代碼了, 然后做./configure. 這些都沒什么區(qū)別接下來就是有區(qū)別的地方了, 我們要首先第一遍編譯PHP7, 讓它生成會產生profile數據的可執(zhí)行文件:$ make prof-gen注意, 我們用到了prof-gen參數(這個是PHP7的Makefile特有的, 不要嘗試在其他項目上也這么搞哈 :) )然后, 讓我們開始訓練GCC:$ sapi/cgi/php-cgi -T 100 /home/huixinchen/local/www/htdocs/wordpress/index.php /dev/null也就是讓php-cgi跑100遍wordpress的首頁, 從而生成一些在這個過程中的profile信息.然后, 我們開始第二次編譯PHP7.$ make prof-clean$ make prof-use && make install好的, 就這么簡單, PGO編譯完成了, 現在我們看看PGO編譯以后的PHP7的性能:$ ab -n10000 -c 100 http://inf-dev-maybach.weibo.com:8000/wordpress/
This is ApacheBench, Version 2.3 $Revision: 655654 $ Copyright 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/Licensed to The Apache Software Foundation, http://www.apache.org/Benchmarking inf-dev-maybach.weibo.com (be patient)Completed 1000 requestsCompleted 2000 requestsCompleted 3000 requestsCompleted 4000 requestsCompleted 5000 requestsCompleted 6000 requestsCompleted 7000 requestsCompleted 8000 requestsCompleted 9000 requestsCompleted 10000 requestsFinished 10000 requestsServer Software: nginx/1.7.12Server Hostname: inf-dev-maybach.weibo.comServer Port: 8000Document Path: /wordpress/Document Length: 9048 bytesConcurrency Level: 100Time taken for tests: 8.391 secondsComplete requests: 10000Failed requests: 0Write errors: 0Total transferred: 92860000 bytesHTML transferred: 90480000 bytesRequests per second: 1191.78 [#/sec] (mean)Time per request: 83.908 [ms] (mean)Time per request: 0.839 [ms] (mean, across all concurrent requests)Transfer rate: 10807.45 [Kbytes/sec] received現在每秒鐘可以處理1191.78個QPS了, 提升是~7%. 還不賴哈(咦, 你不是說10%么怎么成7%了呵呵, 正如我之前說過, 我們嘗試分析PGO都做了些什么優(yōu)化, 然后把一些通用的優(yōu)化手工Apply到PHP7中. 所以也就是說, 那~3%的比較通用的優(yōu)化已經包含到了PHP7里面了, 當然這個工作還在繼續(xù)).于是就這么簡單, 大家可以用自己的產品的經典場景來訓練GCC, 簡單幾步, 獲得提升, 何樂而不為呢PHP教程

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