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這篇文章主要介紹了PHP opcache的原理及使用方法是什么的相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容詳細(xì)易懂，操作簡(jiǎn)單快捷，具有一定借鑒價(jià)值，相信大家閱讀完這篇PHP opcache的原理及使用方法是什么文章都會(huì)有所收獲，下面我們一起來(lái)看看吧。

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PHP項(xiàng)目中，尤其是在高并發(fā)大流量的場(chǎng)景中，如何提升PHP的響應(yīng)時(shí)間，是一項(xiàng)十分重要的工作。
而Opcache又是優(yōu)化PHP性能不可缺失的組件，尤其是應(yīng)用了PHP框架的項(xiàng)目中，作用更是明顯。

1、概述

在理解 OPCache 功能之前，我們有必要先理解PHP-FPM + Nginx 的工作機(jī)制，以及PHP腳本解釋執(zhí)行的機(jī)制。

1.1 PHP-FPM + Nginx 的工作機(jī)制

請(qǐng)求從Web瀏覽器到Nginx，再到PHP處理完成，一共要經(jīng)歷如下五個(gè)步驟：
第一步：?jiǎn)?dòng)服務(wù)

• 啟動(dòng)PHP-FPM。PHP-FPM 支持兩種通信模式：TCP socket和Unix socket；

• PHP-FPM 會(huì)啟動(dòng)兩種類型的進(jìn)程：Master 進(jìn)程 和 Worker 進(jìn)程，前者負(fù)責(zé)監(jiān)控端口、分配任務(wù)、管理Worker進(jìn)程；后者就是PHP的cgi程序，負(fù)責(zé)解釋編譯執(zhí)行PHP腳本。

• 啟動(dòng)Nginx。首先會(huì)載入 ngx_http_fastcgi_module 模塊，初始化FastCGI執(zhí)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)FastCGI協(xié)議請(qǐng)求代理

• 這里要注意：fastcgi的worker進(jìn)程(cgi進(jìn)程)，是由PHP-FPM來(lái)管理，不是Nginx。Nginx只是代理

第二步：Request => Nginx

• Nginx 接收請(qǐng)求，并基于location配置，選擇一個(gè)合適handler

• 這里就是代理PHP的 handler

第三步：Nginx => PHP-FPM

• Nginx 把請(qǐng)求翻譯成fastcgi請(qǐng)求

• 通過(guò)TCP socket/Unix Socket 發(fā)送給PHP-FPM 的master進(jìn)程

第四步：PHP-FPM Master => Worker

• PHP-FPM master 進(jìn)程接收到請(qǐng)求

• 分配Worker進(jìn)程執(zhí)行PHP腳本，如果沒(méi)有空閑的Worker，返回502錯(cuò)誤

• Worker(php-cgi)進(jìn)程執(zhí)行PHP腳本，如果超時(shí)，返回504錯(cuò)誤

• 處理結(jié)束，返回結(jié)果

第五步：PHP-FPM Worker => Master => Nginx

• PHP-FPM Worker 進(jìn)程返回處理結(jié)果，并關(guān)閉連接，等待下一個(gè)請(qǐng)求

• PHP-FPM Master 進(jìn)程通過(guò)Socket 返回處理結(jié)果

• Nginx Handler順序?qū)⒚恳粋€(gè)響應(yīng)buffer發(fā)送給第一個(gè)filter → 第二個(gè) → 以此類推 → 最終響應(yīng)發(fā)送給客戶端

1.2 PHP腳本解釋執(zhí)行的機(jī)制

了解了PHP + Nginx 整體的處理流程后，我們接下來(lái)看一下PHP腳本具體執(zhí)行流程，首先我們看一個(gè)實(shí)例：

   if (!empty($_POST)) {
       echo "Response Body POST: ", json_encode($_POST), "\n";
   }
   if (!empty($_GET)) {    
       echo "Response Body GET: ", json_encode($_GET), "\n";
   }

我們分析一下執(zhí)行過(guò)程：
1.php初始化執(zhí)行環(huán)節(jié)，啟動(dòng)Zend引擎，加載注冊(cè)的擴(kuò)展模塊
2.初始化后讀取腳本文件，Zend引擎對(duì)腳本文件進(jìn)行詞法分析(lex)，語(yǔ)法分析(bison)，生成語(yǔ)法樹
3.Zend 引擎編譯語(yǔ)法樹，生成opcode，
4.Zend 引擎執(zhí)行opcode，返回執(zhí)行結(jié)果

在PHP cli模式下，每次執(zhí)行PHP腳本，四個(gè)步驟都會(huì)依次執(zhí)行一遍；
在PHP-FPM模式下，步驟1)在PHP-FPM啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行一次，后續(xù)的請(qǐng)求中不再執(zhí)行；步驟2)~4)每個(gè)請(qǐng)求都要執(zhí)行一遍；
其實(shí)步驟2)、3)生成的語(yǔ)法樹和opcode，同一個(gè)PHP腳本每次運(yùn)行的結(jié)果都是一樣的，在PHP-FPM模式下，每次請(qǐng)求都要處理一遍，是對(duì)系統(tǒng)資源極大的浪費(fèi)，那么有沒(méi)有辦法優(yōu)化呢？
當(dāng)然有，如：

• OPCache：前身是Zend Optimizer+ ，是 Zend Server 的一個(gè)開源組件；官方出品，強(qiáng)力推薦

• APC：Alternative PHP Cache 是一個(gè)開放自由的 PHP opcode 緩存組件，用于緩存、優(yōu)化 PHP 中間代碼；已經(jīng)不更新了不推薦

• APCu：是APC的一個(gè)分支，共享內(nèi)存，緩存用戶數(shù)據(jù)，不能緩存opcode，可以配合Opcache 使用

• eAccelerate：同樣是不更新了，不推薦

• xCache：不再推薦使用了

2. OPCache 介紹

OPCache 是Zend官方出品的，開放自由的 opcode 緩存擴(kuò)展，還具有代碼優(yōu)化功能，省去了每次加載和解析 PHP 腳本的開銷。PHP 5.5.0 及后續(xù)版本中已經(jīng)綁定了 OPcache 擴(kuò)展。
緩存兩類內(nèi)容:

• OPCode

• Interned String，如注釋、變量名等

3 . OPCache 原理

OPCache緩存的機(jī)制主要是：將編譯好的操作碼放入共享內(nèi)存，提供給其他進(jìn)程訪問(wèn)。這里就涉及到內(nèi)存共享機(jī)制，另外所有內(nèi)存資源操作都有鎖的問(wèn)題，我們一一解讀。

3.1 共享內(nèi)存

UNIX/Linux 系統(tǒng)提供很多種進(jìn)程間內(nèi)存共享的方式：

1.System-V shm API: System V共享內(nèi)存
sysv shm是持久化的，除非被一個(gè)進(jìn)程明確的刪除，否則它始終存在于內(nèi)存里，直到系統(tǒng)關(guān)機(jī)；
2.mmap API：

• mmap映射的內(nèi)存在不是持久化的，如果進(jìn)程關(guān)閉，映射隨即失效，除非事先已經(jīng)映射到了一個(gè)文件上

• 內(nèi)存映射機(jī)制mmap是POSIX標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用，有匿名映射和文件映射兩種

• mmap的一大優(yōu)點(diǎn)是把文件映射到進(jìn)程的地址空間

• 避免了數(shù)據(jù)從用戶緩沖區(qū)到內(nèi)核page cache緩沖區(qū)的復(fù)制過(guò)程；

• 當(dāng)然還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是不需要頻繁的read/write系統(tǒng)調(diào)用

3.POSIX API：
System V 的共享內(nèi)存是過(guò)時(shí)的, POSIX共享內(nèi)存提供了使用更簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)更合理的API.

4.Unix socket API

OPCache 使用了前三個(gè)共享內(nèi)存機(jī)制，根據(jù)配置或者默認(rèn)mmap 內(nèi)存共享模式。依據(jù)PHP字節(jié)碼緩存的場(chǎng)景，OPCache的內(nèi)存管理設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，快速讀寫，不釋放內(nèi)存，過(guò)期數(shù)據(jù)置為Wasted。
當(dāng)Wasted內(nèi)存大于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)重啟OPCache機(jī)制，清空并重新生成緩存。

3.2 互斥鎖

任何內(nèi)存資源的操作，都涉及到鎖的機(jī)制。
共享內(nèi)存：一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行寫操作，允許多個(gè)進(jìn)程執(zhí)行讀操作；寫操作同時(shí)，不阻止讀操作，以至于很少有鎖死的情況。
這就引發(fā)另外一個(gè)問(wèn)題：新代碼、大流量場(chǎng)景，進(jìn)程排隊(duì)執(zhí)行緩存opcode操作；重復(fù)寫入，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。

4. OPCache 緩存解讀

OPCache 是官方的Opcode 緩存解決方案，在PHP5.5版本之后，已經(jīng)打包到PHP源碼中一起發(fā)布。
它將PHP編譯產(chǎn)生的字節(jié)碼以及數(shù)據(jù)緩存到共享內(nèi)存中, 在每次請(qǐng)求，從緩存中直接讀取編譯后的opcode，進(jìn)行執(zhí)行。
通過(guò)節(jié)省腳本的編譯過(guò)程，提高PHP的運(yùn)行效率。如果正在使用APC擴(kuò)展，做同樣的工作，現(xiàn)在強(qiáng)烈推薦OPCache來(lái)代替，尤其是PHP7中。

4.1 OPCode

緩存Opcache 會(huì)緩存OPCode以及如下內(nèi)容：

• PHP腳本涉及到的函數(shù)

• PHP腳本中定義的Class

• PHP腳本文件路徑

• PHP腳本OPArray

• PHP腳本自身結(jié)構(gòu)/內(nèi)容

4.2 Interned String

緩存首先我們需要理解，什么是 Interned String？
在PHP5.4的時(shí)候, 引入了Interned String機(jī)制, 用于優(yōu)化PHP對(duì)字符串的存儲(chǔ)和處理。尤其是處理大塊的字符串，比如PHP doces時(shí)，Interned String 可以優(yōu)化內(nèi)存。Interned String 緩存的內(nèi)容包括：變量名稱、類名、方法名、字符串、注釋等。

在PHP-FPM模式中，Interned String 緩存字符，僅限于Worker 進(jìn)程內(nèi)部。而緩存到OPCache中，那么Worker進(jìn)程之間可以使用 Interned String 緩存的字符串，節(jié)省內(nèi)存。

我們需要注意一個(gè)事情，在PHP開發(fā)中，一般會(huì)有大段的注釋，也會(huì)被緩存到OPCache中。可以通過(guò)php.ini的配置，關(guān)閉注釋的緩存。
但是，像Zend Framework等框架中，會(huì)引用注釋，所以，是否關(guān)閉注釋的緩存，需要區(qū)別對(duì)待。

5. OPCache 更新策略

是緩存，都存在過(guò)期，以及更新策略等。而OPCache的更新策略非常簡(jiǎn)單，到期數(shù)據(jù)置為Wasted，達(dá)到設(shè)定值，清空緩存，重建緩存。
這里需要注意：在高流量的場(chǎng)景下，重建緩存是一件非常耗費(fèi)資源的事兒。OPCache 在創(chuàng)建緩存時(shí)并不會(huì)阻止其他進(jìn)程讀取。這會(huì)導(dǎo)致大量進(jìn)程反復(fù)新建緩存。所以，不要設(shè)置OPCache過(guò)期時(shí)間

每次發(fā)布新代碼時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)反復(fù)新建緩存的情況。如何避免呢？

• 不要在高峰期發(fā)布代碼，這是任何情況下都要遵守的規(guī)則

• 代碼預(yù)熱，比如使用腳本批量調(diào)PHP 訪問(wèn)URL，或者使用OPCache 暴露的API 如opcache_compile_file() 進(jìn)行編譯緩存

6. OPCache 的配置

6.1 內(nèi)存配置

• opcache.preferred_memory_model="mmap" OPcache 首選的內(nèi)存模塊。如果留空，OPcache 會(huì)選擇適用的模塊， 通常情況下，自動(dòng)選擇就可以滿足需求。可選值包括：mmap，shm, posix 以及 win32。

• opcache.memory_consumption=64 OPcache 的共享內(nèi)存大小，以兆字節(jié)為單位，默認(rèn)64M

• opcache.interned_strings_buffer=4 用來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)字符串的內(nèi)存大小，以兆字節(jié)為單位，默認(rèn)4M

• opcache.max_wasted_percentage=5 浪費(fèi)內(nèi)存的上限，以百分比計(jì)。如果達(dá)到此上限，那么 OPcache 將產(chǎn)生重新啟動(dòng)續(xù)發(fā)事件。默認(rèn)5

6.2 允許緩存的文件數(shù)量以及大小

• opcache.max_accelerated_files=2000 OPcache 哈希表中可存儲(chǔ)的腳本文件數(shù)量上限。真實(shí)的取值是在質(zhì)數(shù)集合 { 223, 463, 983, 1979, 3907, 7963, 16229, 32531, 65407, 130987 } 中找到的第一個(gè)大于等于設(shè)置值的質(zhì)數(shù)。設(shè)置值取值范圍最小值是 200，最大值在 PHP 5.5.6 之前是 100000，PHP 5.5.6 及之后是 1000000。默認(rèn)值2000

• opcache.max_file_size=0 以字節(jié)為單位的緩存的文件大小上限。設(shè)置為 0 表示緩存全部文件。默認(rèn)值0

6.3 注釋相關(guān)的緩存

• opcache.load_commentsboolean 如果禁用，則即使文件中包含注釋，也不會(huì)加載這些注釋內(nèi)容。本選項(xiàng)可以和 opcache.save_comments 一起使用，以實(shí)現(xiàn)按需加載注釋內(nèi)容。

• opcache.fast_shutdown boolean 如果啟用，則會(huì)使用快速停止續(xù)發(fā)事件。所謂快速停止續(xù)發(fā)事件是指依賴 Zend 引擎的內(nèi)存管理模塊 一次釋放全部請(qǐng)求變量的內(nèi)存，而不是依次釋放每一個(gè)已分配的內(nèi)存塊。

6.4 二級(jí)緩存的配置

• opcache.file_cache 配置二級(jí)緩存目錄并啟用二級(jí)緩存。啟用二級(jí)緩存可以在 SHM 內(nèi)存滿了、服務(wù)器重啟或者重置 SHM 的時(shí)候提高性能。默認(rèn)值為空字符串 ""，表示禁用基于文件的緩存。

• opcache.file_cache_onlyboolean 啟用或禁用在共享內(nèi)存中的 opcode 緩存。

• opcache.file_cache_consistency_checksboolean 當(dāng)從文件緩存中加載腳本的時(shí)候，是否對(duì)文件的校驗(yàn)和進(jìn)行驗(yàn)證。

• opcache.file_cache_fallbackboolean 在 Windows 平臺(tái)上，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程無(wú)法附加到共享內(nèi)存的時(shí)候， 使用基于文件的緩存，也即：opcache.file_cache_only=1。需要顯示的啟用文件緩存。

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本文名稱：PHPopcache的原理及使用方法是什么
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