PHP开发中的外围资源性能分析（一）

暂且不讨论「PHP 是不是最好的编程语言」，本文我们将分别分析一下在 PHP 程序的后端外围资源和前端外围资源，它们对整个 PHP Web 应用体验的影响，这往往比语言本身大得多。

首先，后端外围资源，是指跟 PHP 运行过程中与语言本身无关的网络与 IO 操作、存储服务、中间件代理、缓存和数据库访问等，在本文中，我们先分析 IO 操作和中间件服务。
为什么外围资源的性能分析，要以以上三者分析为主？我们可以看如下国内专业的PHP性能监控工具 OneAPM 的 PHP Web 应用后台截取下来的总览图，通过这个图可以看到，数据库所花费的时间在总 PHP 响应时间中，占据着 60% 甚至更大的比重，而 Memcached 缓存服务，在这张图里所占的响应时间，几乎看不见。

下面正式开始。
一、IO 操作
PHP 语言本身尽管有性能的差异，但是从对 PHP 的性能微观分析也可以看出，如果只执行单次操作，实际中这种差别是非常小的，前面的实验中，十万次以上操作，才有百 ms 级的差别，因为 PHP 语言本身操作的是内存，一次内存访问，大约在 50ns 左右。而 IO 操作，则是磁盘访问，一次磁盘访问所费时间在 5ms 以上。仅从这个数量级看是 10 万倍的差距，实际上，根据实验，也有百倍级的差距（顺序访问和随机访问差距巨大，实际中两者同时进行，还会有磁盘缓存等）。

所以对比语言本身，IO 成为瓶颈的可能性更大。首先看一下，IO 操作带来的性能差别。
一个 PHP 脚本，通过 PHP 命令方式运行，正常时，消耗时间如下：

当使用如下命令清空磁盘缓存后：
             echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
得到的第一次运行时间下如下图所示：

代码一模一样，但是运行时间却是正常运行时间的 6 倍。当然这个时间的慢，并不仅仅是由于程序本身的 IO 操作导致，而更大的慢的因素是在 CGI 模式下，PHP 脚本的每一次运行都需要加载所有模块，这个加载，也伴随着大量的 IO 操作。
再做一个实验，完全同样功能的两个页面，一个采用了 MVC 的方式，把头部，尾部拆开成独立的模板（并未使用模板引擎），中间逻辑也使用独立的 Model 类来处理。另一个只 require 了宏定义和数据库操作两个文件。
使用命令ab -c 40 -n 1000 http://xxxxx/0929/zuche/carlist.php 进行压力测试, 这两个页面运行稳定后压测结果数据如图所示。


在这个页面中，MVC 版本所费时间要多 6-8ms 左右。虽然只是多增加了几个文件包含，但是明显增加了请求延时，如果文件操作本身更加复杂，比如文件上传、检测、转换，则延时会增加一个数量级以上。在实际的生产使用中，也不是说有了文件操作，就一定会产生大的延时，因为就像本例的 require 而言，由于磁盘缓存等的存在，延时的影响已降低很多。
二、中间件代理
在正式使用中间件之前，我们先对比一下，使用数据库与不使用数据库的差别，同样是上面的这个例子，我们把数据结果集，从数据库获取转换成为直接的结果数组设置，为了结构化清楚，采用 MVC 这一版。同时为了更显著对比上一轮测试结果，同时也消除语言本身的一些慢的因素，在本轮实验中，我们采用 PHP7，得到结果是令人吃惊的。如下图是带有数据库连接和数据读取的版本，PHP 扩展使用的是 mysqli。

由于本页面，只有一次数据库操作，页面结构也比较简单，语言本身的影响因素非常大，PHP7 下速度有两倍以上提升，原来平均响应时长为 37-40ms，现在则为 14ms。

即使如此，不读取数据库时，有 4ms 的差距，尽管数目上不大，但是对于一个总响应时长只有 14ms 的应用，这 4ms 已经很显著了，而这只是一个数据库查询操作。
接下来看一下，当增加一层数据库中间件时，效率又有怎么样的变化呢？由于笔者所使用的中间件，目前并不支持 PHP7，所以我们还在老版 PHP 的基础上来比对。在同样的服务器压力下，使用了中间件的版本慢了一倍以上。如下图所示。

从这个例子可以看出来，原本 PHP 直接连数据库，取得数据的操作，增加了中间件之后，变了先到中间件，中间件再到数据库，返回亦如是，导致了速度的大幅度下降（这里已经剔除了中间件本身占用资源的因素，在原来直连的版本是 37-40ms 左右）。
这里也请读者不要误解，演示中间件使用速度下降的例子，并不是说为了说明中间件不好，在分布式环境下，使用中间件是非常必要的。而是说，程序的外部资源，往往是影响性能的重要因素，尤其是当外部资源的连接和数据获取本身速度达不到理想的结果时。
对于 IO 操作和中间件服务的分析就到这里，下篇将分析数据库给整个应用性能带来的影响。