深刻理解PHP Opcode緩存原理

什麼是opcode緩存？
當解釋器完成對腳本代碼的分析後，便將它們生成能夠直接運行的中間代碼，也稱爲操做碼（Operate Code，opcode）。Opcode cache的目地是避免重複編譯，減小CPU和內存開銷。若是動態內容的性能瓶頸不在於CPU和內存，而在於I/O操做，好比數據庫查詢帶來的磁盤I/O 開銷，那麼opcode cache的性能提高是很是有限的。可是既然opcode cache能帶來CPU和內存開銷的下降，這總歸是好事。

現代操做碼緩存器（Optimizer+，APC2.0+，其餘）使用共享內存進行存儲，而且能夠直接從中執行文件，而不用在執行前「反序列化」代碼。這將帶來顯着的性能加速，一般下降了總體服務器的內存消耗，並且不多有缺點。

爲何要使用Opcode緩存？
這得從PHP代碼的生命週期提及，請求PHP腳本時，會通過五個步驟，以下圖所示：

Zend引擎必須從文件系統讀取文件、掃描其詞典和表達式、解析文件、建立要執行的計算機代碼（稱爲Opcode），最後執行Opcode。每一次 請求PHP腳本都會執行一遍以上步驟，若是PHP源代碼沒有變化，那麼Opcode也不會變化，顯然沒有必要每次都重行生成Opcode，結合在Web中 無所不在的緩存機制，咱們能夠把Opcode緩存下來，之後直接訪問緩存的Opcode豈不是更快，啓用Opcode緩存以後的流程圖以下所示：

有那些PHP opcode緩存插件？
Optimizer+（Optimizer+於2013年3月中旬更名爲Opcache，PHP 5.5集成Opcache，其餘的會不會消失？）、eAccelerator、xcache、APC …

PHP opcode原理：
Opcode是一種PHP腳本編譯後的中間語言，就像Java的ByteCode,或者.NET的MSL，舉個例子，好比你寫下了以下的PHP代碼：

<?php
   echo "Hello World";
   $a =1+1;
   echo $a;?>

PHP執行這段代碼會通過以下4個步驟(確切的來講，應該是PHP的語言引擎Zend)

1.Scanning(Lexing),將PHP代碼轉換爲語言片斷(Tokens)2.Parsing,將Tokens轉換成簡單而有意義的表達式3.Compilation,將表達式編譯成Opocdes4.Execution,順次執行Opcodes，每次一條，從而實現PHP腳本的功能。

題外話：如今有的Cache好比APC,可使得PHP緩存住Opcodes，這樣，每次有請求來臨的時候，就不須要重複執行前面3步，從而能大幅的提升PHP的執行速度。

那什麼是Lexing? 學過編譯原理的同窗都應該對編譯原理中的詞法分析步驟有所瞭解，Lex就是一個詞法分析的依據表。 Zend/zend_language_scanner.c會根據Zend/zend_language_scanner.l(Lex文件),來輸入的 PHP代碼進行詞法分析，從而獲得一個一個的「詞」，PHP4.2開始提供了一個函數叫token_get_all,這個函數就能夠講一段PHP代碼 Scanning成Tokens；

若是用這個函數處理咱們開頭提到的PHP代碼，將會獲得以下結果:

Array([0]=>Array([0]=>367[1]=>Array([0]=>316[1]=> echo
        )[2]=>Array([0]=>370[1]=>)[3]=>Array([0]=>315[1]=>"Hello World")[4]=>;[5]=>Array([0]=>370[1]=>)[6]=>=[7]=>Array([0]=>370[1]=>)[8]=>Array([0]=>305[1]=>1)[9]=>Array([0]=>370[1]=>)[10]=>+[11]=>Array([0]=>370[1]=>)[12]=>Array([0]=>305[1]=>1)[13]=>;[14]=>Array([0]=>370[1]=>)[15]=>Array([0]=>316[1]=> echo
        )[16]=>Array([0]=>370[1]=>)[17]=>;)

分析這個返回結果咱們能夠發現，源碼中的字符串，字符，空格，都會原樣返回。每一個源代碼中的字符，都會出如今相應的順序處。而，其餘的好比標籤，操 做符，語句，都會被轉換成一個包含倆部分的Array: Token ID (也就是在Zend內部的改Token的對應碼，好比,T_ECHO,T_STRING)，和源碼中的原來的內容。
接下來，就是Parsing階段了，Parsing首先會丟棄Tokens Array中的多於的空格，而後將剩餘的Tokens轉換成一個一個的簡單的表達式

1.echo a constant string
2.add two numbers together
3.store the result of the prior expression to a variable
4.echo a variable

而後就改Compilation階段了，它會把Tokens編譯成一個個op_array, 每一個op_arrayd包含以下5個部分：

1.Opcode數字的標識，指明瞭每一個op_array的操做類型，好比add , echo
2.結果存放Opcode結果3.操做數1給Opcode的操做數4.操做數25.擴展值1個整形用來區別被重載的操做符

好比，咱們的PHP代碼會被Parsing成:

* ZEND_ECHO 'Hello World'* ZEND_ADD ~011* ZEND_ASSIGN !0~0* ZEND_ECHO !0

你可能會問了，咱們的$a去那裏了？

這個要介紹操做數了，每一個操做數都是由如下倆個部分組成：

a)op_type :爲IS_CONST, IS_TMP_VAR, IS_VAR, IS_UNUSED, or IS_CV 
b)u,一個聯合體，根據op_type的不一樣，分別用不一樣的類型保存了這個操做數的值(const)或者左值(var)

而對於var來講，每一個var也不同

IS_TMP_VAR, 顧名思義，這個是一個臨時變量，保存一些op_array的結果，以便接下來的op_array使用，這種的操做數的u保存着一個指向變量表的一個句柄（整數），這種操做數通常用~開頭，好比~0,表示變量表的0號未知的臨時變量

IS_VAR 這種就是咱們通常意義上的變量了,他們以$開頭表示

IS_CV 表示ZE2.1/PHP5.1之後的編譯器使用的一種cache機制，這種變量保存着被它引用的變量的地址，當一個變量第一次被引用的時候，就會被CV起來，之後對這個變量的引用就不須要再次去查找active符號表了，CV變量以！開頭表示。

這麼看來，咱們的$a被優化成!0了。

轉自：http://blog.linuxeye.com/361.html