PHP7.4 Preload 功能测试

PHP7.4已经发布，发布了很多新特性，其中有一项功能比较吸引人，那就是预加载功能，可以将文件提前加载到内存当中，据说可以提升PHP性能，但是究竟是不是能提升，能提升多少，我们可以做一个实验来测试下。

思路

预加载的原理就是将类提前加载到内存中，这种提升在fpm场景下最适合，所以笔者做了以下几个角度的测试。

1. 速度测试：比较php7.4预加载、php7.4无预加载、php7.3三种环境下，同一份文件访问的表现
2. 空间测试：也就是上面三种环境下内存使用情况
3. CPU使用的情况可以忽略，因为下面的测试使用了docker，已经将cpu使用率降低到了25%

工具

1. php项目：

   1. 在www目录下面，默认访问的是index.php文件，里面引用了www/Dog目录下的三个文件(增加文件读取操作);
   2. 为了验证预加载确实读取类到了内存中，增加了dog类

2. 使用docker-compose编排了三个php环境分别是php7.4预编译、php7.4普通、php7.3普通

     php74:
       image: php:7.4-fpm
       volumes:
         - ./www/:/var/www/html/:cached
         - ./php/preload.ini:/usr/local/etc/php/conf.d/preload.ini
       expose:
         - 9000
       deploy:
         resources:
           limits:
             cpus: '0.25'
             memory: 150M
     php741:
       image: php:7.4-fpm
       volumes:
         - ./www/:/var/www/html/:cached
       expose:
         - 9000
       deploy:
         resources:
           limits:
             cpus: '0.25'
             memory: 150M
     php73:
       image: php:7.3.9-fpm
       volumes:
         - ./www/:/var/www/html/:cached
       expose:
         - 9000
       deploy:
         resources:
           limits:
             cpus: '0.25'
             memory: 150M
   

   预加载比普通多了一个预加载的配置文件，把www/Dog里的文件进行了opcache_compile_file

   参考php/preload.ini和www/preload.php

3. 增加nginx配置，参考nginx/conf.d/default.conf

   环境	Host
   php7.4预加载	http://localhost:8000/
   php7.4无加载	http://localhost:8001/
   php7.3普通	http://localhost:8002/

测试

打开2个窗口，分别执行下面的命令，不要关闭

  //监控docker容器的cpu使用和内存使用
  docker stats --format "table {{.Name}}\t{{.CPUPerc}}\t{{.MemUsage}}"
  
  //启动所有容器，必须使用--compatibility参数，否则CPU内存限制无效
  docker-compose --compatibility up
  

运行起环境后可以看到，php74_1是预加载环境，php741_1是无预加载环境，php73_1是php7.3环境，php7.4预加载环境已经比无预加载环境多使用了0.08Mib内存，至于是不是已经预加载了类，还不能下结论

下面采用ab来进行简单的压测，并用每秒请求数来进行对比

  ab -c 10 -n 1000 http://localhost:8000/

测试index.php

测试7.4预加载、7.4无预加载、7.3三种环境的表现

环境和地址	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
7.4预加载；http://localhost:8000/	268	367	410	345	359
7.4无预加载；http://localhost:8001/	153	180	160	137	190
7.3；http://localhost:8002/	154	110	126	134	131

测试dog.php

dog.php包含了Dog文件夹下的内容，主要测试dog类，是否已经在内存中。用curl访问即可，或者浏览器打开

环境和地址	运行结果
7.4预加载；http://localhost:8000/dog.php	Cannot declare interface AnimalInterface, because the name is already in use in /var/www/html/dog.php
7.4无预加载；http://localhost:8001/dog.php	It is runningWang! Wang!
7.3；http://localhost:8002/dog.php	It is runningWang! Wang!

测试cat.php

cat.php包含cat类，就是将dog类改了下名字全部放到了cat.php文件中，减少文件读写；主要测试在文件读写次数一致的情况下程序的表现

环境和地址	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
7.4预加载；http://localhost:8000/cat.php	334	305	337	395	366
7.4无预加载；http://localhost:8001/cat.php	282	201	221	213	269
7.3；http://localhost:8002/cat.php	219	247	216	295	254

总结

1. php7.4开启预加载，性能确实提升了很多，原因就是大幅度减少了文件读取的时间
2. 未开启预加载的情况下，php7.3和php7.4性能差距不大
3. php7.4开启了预加载后，但是并没有预加载特定文件(Cat类)性能居然也有提升，原因还不得而知???
4. 从第二个测试来看php7.4开启预加载之后，类确实加载到了内存中，这就是提升效率的关键，但是在实际项目中，这个特性可能会因为不熟悉特性重复定义类导致项目报错挂掉(潜在的风险)
5. 没有做关于laravel的测试，因为不想做了，原理差不多
6. 在实际应用中，应该对经常使用的类进行热加载，而不要全部加载，参考下面第二个文献

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最终还是做了Laravel的测试，见图

laravel项目是6.5版本，只修改了route/web.php，把默认返回值改成了一个json，其他均未修改

貌似php7.4只要开启preload，不需要配置preload文件也能加快访问速度(原理未知，可能是自动缓存了，如果是自动缓存，那么后期更新项目就需要重启fpm，不然会有问题)，所以我在www目录下面放入了一个laravel项目，然后用ab 进行了压测，压测结果特别低是因为对容器的CPU和内存做了限制。

从2，3图来看，没有开启preload的php7.4与php7.3性能相差无几，但是开启了preload的php7.4，提升还是很明显的，降低了非常多的文件读取性能消耗

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Laravel第二次测试

经过韩天峰大佬指正，php7.3和php7.4也应该同时开启opcache，上面的实验提升很大其实是opcache的功劳。

对laravel的vendor/laravel文件进行了preload，再次做了实验，得到如上的数据，相比较两个php7.4是否开启preload还是有差距的，但是php7.3+opcache的实验数据居然跟php7.4+preload性能接近，这个还有点想不通，需要进一步测试。也可能是laravel框架和php7.4并不适配，亦或是opcache开启的参数没有调优；

存在的问题

1. php7.3+opcache的实验数据居然跟php7.4+preload性能接近

可以改进的地方

1. fpm容器没有调优，没有设置fpm连接数等
2. opcache参数没有调优，只有 opcache.enable = 1;opcache.enable_cli = 1
3. 没有测试数据库链接等场景，也没有评测其他框架

最后

php7.4开启preload的性能依据官方评测，提升在10%左右，其实并不是很大了，相对开启opcache，收益较小，而且还跟缓存的文件有关。所以这个实验也证明了，php7以上的版本，请务必开启opcache，因为带来的提升真的很大。

参考文献

1. Composer: How it should preload in PHP 7.4
2. 国外同行做的测试，可能是基于laravel
3. Preloading in PHP 7.4
4. 在 Docker Compose file 3 下限制 CPU 與 Memory