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PHP 8新特性之JIT简介

发布时间:2020-07-27文章类型:转载浏览(7219)




原文地址:https://www.laruence.com/2020/06/27/5963.html

    PHP8 alpha1已经在昨天发布,相信关于JIT是大家最关心的,它到底怎么用,有什么要注意的,以及性能提升到底咋样?

    首先,我们来看一张图:

    左图是PHP8之前的Opcache流程示意图, 右图是PHP8中的Opcache示意图, 可以看出几个关键点:

    • Opcache会做opcode层面的优化,比如图中的俩条opcode合并为一条
    • PHP8的JIT目前是在Opcache之中提供的
    • JIT在Opcache优化之后的基础上,结合Runtime的信息再次优化,直接生成机器码
    • JIT不是原来Opcache优化的替代,是增强
    • 目前PHP8只支持x86架构的CPU

    事实上JIT共用了很多原来Opcache做优化的基础数据结构,比如data flow graph, call graph, SSA等,关于这部分,后续如果有时间,可以单独在写一个文章来介绍,今天就只是着重在使用层面。

    下载安装好以后,除掉原有的opcache配置以外,对于JIT我们需要添加如下配置到php.ini:

    1. opcache.jit=1205
    2. opcache.jit_buffer_size=64M

    opcache.jit这个配置看起来稍微有点复杂,我来解释下, 这个配置由4个独立的数字组成,从左到右分别是(请注意,这个是基于目前alpha1的版本设置,一些配置可能会随着后续版本做微调):

    • 是否在生成机器码点时候使用AVX指令, 需要CPU支持:
      1. 0: 不使用
      2. 1: 使用
    • 寄存器分配策略:
      1. 0: 不使用寄存器分配
      2. 1: 局部(block)域分配
      3. 2: 全局(function)域分配
    • JIT触发策略:
      1. 0: PHP脚本载入的时候就JIT
      2. 1: 当函数第一次被执行时JIT
      3. 2: 在一次运行后,JIT调用次数最多的百分之(opcache.prof_threshold * 100)的函数
      4. 3: 当函数/方法执行超过N(N和opcache.jit_hot_func相关)次以后JIT
      5. 4: 当函数方法的注释中含有@jit的时候对它进行JIT
      6. 5: 当一个Trace执行超过N次(和opcache.jit_hot_loop, jit_hot_return等有关)以后JIT
    • JIT优化策略,数值越大优化力度越大:
      1. 0: 不JIT
      2. 1: 做opline之间的跳转部分的JIT
      3. 2: 内敛opcode handler调用
      4. 3: 基于类型推断做函数级别的JIT
      5. 4: 基于类型推断,过程调用图做函数级别JIT
      6. 5: 基于类型推断,过程调用图做脚本级别的JIT

    基于此,我们可以大概得到如下几个结论:

    • 尽量使用12x5型的配置,此时应该是效果最优的
    • 对于x, 如果是脚本级别的,推荐使用0, 如果是Web服务型的,可以根据测试结果选择3或5
    • @jit的形式,在有了attributes以后,可能变为<<jit>>

    现在,我们来测试下启用和不启用JIT的时候,Zend/bench.php的差异,首先是不启用(php -d opcache.jit_buffer_size=0 Zend/bench.php):

    1. simple 0.008
    2. simplecall 0.004
    3. simpleucall 0.004
    4. simpleudcall 0.004
    5. mandel 0.035
    6. mandel2 0.055
    7. ackermann(7) 0.020
    8. ary(50000) 0.004
    9. ary2(50000) 0.003
    10. ary3(2000) 0.048
    11. fibo(30) 0.084
    12. hash1(50000) 0.013
    13. hash2(500) 0.010
    14. heapsort(20000) 0.027
    15. matrix(20) 0.026
    16. nestedloop(12) 0.023
    17. sieve(30) 0.013
    18. strcat(200000) 0.006
    19. ------------------------
    20. Total 0.387

    根据上面的介绍,我们选择opcache.jit=1205, 因为bench.php是脚本(php -d opcache.jit_buffer_size=64M -d opcache.jit=1205 Zend/bench.php):

    1. simple 0.002
    2. simplecall 0.001
    3. simpleucall 0.001
    4. simpleudcall 0.001
    5. mandel 0.010
    6. mandel2 0.011
    7. ackermann(7) 0.010
    8. ary(50000) 0.003
    9. ary2(50000) 0.002
    10. ary3(2000) 0.018
    11. fibo(30) 0.031
    12. hash1(50000) 0.011
    13. hash2(500) 0.008
    14. heapsort(20000) 0.014
    15. matrix(20) 0.015
    16. nestedloop(12) 0.011
    17. sieve(30) 0.005
    18. strcat(200000) 0.004
    19. ------------------------
    20. Total 0.157

    可见,对于Zend/bench.php, 相比不开启JIT,开启了以后,耗时降低将近60%,性能提升将近2倍

    对于大家研究学习来说,可以通过opcache.jit_debug来观测JIT后生成的汇编结果,比如对于:

    1. function simple() {
    2.   $a = 0;
    3.   for ($i = 0; $i < 1000000; $i++)
    4.     $a++;
    5. }

    我们通过php -d opcache.jit=1205 -dopcache.jit_debug=0x01 可以看到:

    1. JIT$simple: ; (/tmp/1.php)
    2.      sub $0x10, %rsp
    3.      xor %rdx, %rdx
    4.      jmp .L2
    5. .L1:
    6.      add $0x1, %rdx
    7. .L2:
    8.      cmp $0x0, EG(vm_interrupt)
    9.      jnz .L4
    10.      cmp $0xf4240, %rdx
    11.      jl .L1
    12.      mov 0x10(%r14), %rcx
    13.      test %rcx, %rcx
    14.      jz .L3
    15.      mov $0x1, 0x8(%rcx)
    16. .L3:
    17.      mov 0x30(%r14), %rax
    18.      mov %rax, EG(current_execute_data)
    19.      mov 0x28(%r14), %edi
    20.      test $0x9e0000, %edi
    21.      jnz JIT$$leave_function
    22.      mov %r14, EG(vm_stack_top)
    23.      mov 0x30(%r14), %r14
    24.      cmp $0x0, EG(exception)
    25.      mov (%r14), %r15
    26.      jnz JIT$$leave_throw
    27.      add $0x20, %r15
    28.      add $0x10, %rsp
    29.      jmp (%r15)
    30. .L4:
    31.      mov $0x45543818, %r15
    32.      jmp JIT$$interrupt_handler

    大家可以尝试阅读这段汇编,比如其中针对i的递增,可以看到优化力度很大,比如因为i是局部变量直接分配在寄存器中,i的范围推断不会大于1000000,所以不需要判断是否整数溢出等等。

    而如果我们采用opcache.jit=1005, 如前面的介绍,也就是不使用寄存器分配,可以得到如下结果:

    1. JIT$simple: ; (/tmp/1.php)
    2.      sub $0x10, %rsp
    3.      mov $0x0, 0x50(%r14)
    4.      mov $0x4, 0x58(%r14)
    5.      jmp .L2
    6. .L1:
    7.      add $0x1, 0x50(%r14)
    8. .L2:
    9.      cmp $0x0, EG(vm_interrupt)
    10.      jnz .L4
    11.      cmp $0xf4240, 0x50(%r14)
    12.      jl .L1
    13.      mov 0x10(%r14), %rcx
    14.      test %rcx, %rcx
    15.      jz .L3
    16.      mov $0x1, 0x8(%rcx)
    17. .L3:
    18.      mov 0x30(%r14), %rax
    19.      mov %rax, EG(current_execute_data)
    20.      mov 0x28(%r14), %edi
    21.      test $0x9e0000, %edi
    22.      jnz JIT$$leave_function
    23.      mov %r14, EG(vm_stack_top)
    24.      mov 0x30(%r14), %r14
    25.      cmp $0x0, EG(exception)
    26.      mov (%r14), %r15
    27.      jnz JIT$$leave_throw
    28.      add $0x20, %r15
    29.      add $0x10, %rsp
    30.      jmp (%r15)
    31. .L4:
    32.      mov $0x44cdb818, %r15
    33.      jmp JIT$$interrupt_handler

    可以看到针对i的部分,现在是在内存操作,并没有使用寄存器。

    再如果我们采用opcache.jit=1201, 我们可以得到如下结果:

    1. JIT$simple: ; (/tmp/1.php)
    2.      sub $0x10, %rsp
    3.      call ZEND_QM_ASSIGN_NOREF_SPEC_CONST_HANDLER
    4.      add $0x40, %r15
    5.      jmp .L2
    6. .L1:
    7.      call ZEND_PRE_INC_LONG_NO_OVERFLOW_SPEC_CV_RETVAL_UNUSED_HANDLER
    8.      cmp $0x0, EG(exception)
    9.      jnz JIT$$exception_handler
    10. .L2:
    11.      cmp $0x0, EG(vm_interrupt)
    12.      jnz JIT$$interrupt_handler
    13.      call ZEND_IS_SMALLER_LONG_SPEC_TMPVARCV_CONST_JMPNZ_HANDLER
    14.      cmp $0x0, EG(exception)
    15.      jnz JIT$$exception_handler
    16.      cmp $0x452a0858, %r15d
    17.      jnz .L1
    18.      add $0x10, %rsp
    19.      jmp ZEND_RETURN_SPEC_CONST_LABEL

    这就只是简单的内敛部分opcode handler的调用了。

    你也可以尝试各种opcache.jit的策略结合debug的配置,来观测结果的不同,也可以尝试各种opcache.jit_debug的配置,比如0xff,将会有更多的辅助信息输出。

    好了,JIT的使用就简单介绍到这里,关于JIT本身的实现等细节,以后有时间,我再来写吧。

    大家现在就可以去php.net下载PHP8来测试了 :)

关键字词:PHP 8,JIT