Facebook揭祕HipHop項目 PHP程序大提速

編程效率高是PHP語言最大的特色，可是做爲腳本語言，一直存在着CPU和內存使用效率不高的問題，直到HipHop for PHP的出現。Facebook神祕的PHP項目HipHop for PHP終於揭開面紗。這個項目由一個PHP到C++的轉換程序，一個從新實現的PHP運行庫，和許多經常使用PHP擴展的重寫版本構成，目的是旨在加速和優化 PHP。

用Facebook官方博客（沒法直接訪問）上項目負責人趙海平（北大1987屆遺傳與分子生物專業，普林斯頓計算機科學博士）的話 說，HipHop項目對Facebook影響巨大。它目前已經支撐了Facebook 90%的Web流量。因爲HipHop，Facebook Web服務器上的CPU使用平均減小了50%，從而大大減小了服務器的需求。爲了讓這一改進也惠及社區，他們決定將之開源，但願可以進一步幫助提升更多大 型複雜PHP網站的可伸縮性。

PHP和Facebook的問題

衆所周知，Facebook的前端主要是用PHP寫的。趙海平說，過去六年Facebook從PHP語言的進展上獲益良多。PHP很是簡單，易學易用，好讀好調試，所以新工程師成長很快，有利地促進了Facebook的更快的創新。

PHP是一種腳本語言，其好處是編程效率高，可以支持產品的快速迭代。可是與傳統的編譯語言相比，腳本語言的CPU和內存使用效率很差。隨着 Ajax技術的普遍採用，加上SNS對動態要求較高，這些缺點更顯得突出。對於每個月超過4000億次PV的Facebook來講，如何實現擴展，尤爲具備 挑戰性。

常見的辦法是直接用C++重寫PHP應用中比較複雜的部分，做爲PHP擴展。實際上，PHP就轉變爲一種膠水語言，鏈接前端HTML和C++應用邏 輯。從技術角度講這也沒有問題，可是增長了技能需求，可以在整個應用上工做的工程師數量就大大減小了。學習C++只是編寫PHP擴展的第一步，接下來還要 理解Zend API。因爲Facebook的工程團隊較小，每一個工程師要支持100萬以上的用戶。有些代碼不是團隊裏每一個人都能看懂，這對於Facebook是沒法接 受的。

Facebook網站自己的可伸縮性更具挑戰性，由於幾乎每次頁面瀏覽都是有個性化體驗的登陸用戶發起。瀏覽主頁 時，系統須要查詢全部朋友、朋友最重要的狀態更新、 根據隱私設置篩選結果，而後還要顯示評論、照片等等動態，這一切都須要在一秒內完成。

自2007年以來，Facebook曾寫過幾種不一樣辦法解決這些問題。其中包括用另外一種語言重寫Facebook，可是因爲開發的複雜性和速度等原 因，未能實現。他們還重寫了PHP的核心部分Zend引擎，並提交給了PHP項目，但最終仍是沒有得到所需的性能。最後，他們選擇了HipHop，終於得 償所願。

有了HipHop，工程師能夠編寫代碼，用PHP編寫組合最後頁面的邏輯，並可以繼續快速迭代，同時後端服務使用C++, Erlang, Java, Py thon編寫，提供新聞提要、搜索、聊天和其餘核心功能。

HipHop開發故事

趙海平透露，項目最初是來自幾年前Facebook公司一次Hackathon活動（員工在一個晚上自由發揮，實驗新的想法），他手工將PHP轉換 爲C++代碼，雖然語法上很相似，可是不管是CPU仍是內存使用，轉換後的C++代碼都大大優於PHP。因而他想，若是構建一個系統，編程實現轉換，會怎 麼樣呢？

在此以前，已經有了很多改善PHP性能的方法。Zend引擎在運行時轉換PHP源代碼爲運行在Zend虛擬機上的opcode。開源項目APC和 eAccelerator將輸出緩存，爲大多數PHP網站所使用。此外，還有Zend Server這樣的商業產品，經過opcode優化和緩存，提升PHP速度。趙海平選擇了另外一條道路，將PHP直接轉爲C++，而後再變成本地機器碼。當 然，有許多開源項目也是一樣的思路，Roadsend和phc編譯爲C，Quercus編譯爲Java，而Phalanger編譯爲.NET。

Hackathon以後8個月，趙海平拿出了原型，足以說明這條路能夠走通，編譯後的代碼的確更快。不久，Iain Proctor和Minghui Yang加入進來。接下來又開發了10個月，在生產服務器上測試了6個月。而後正式上線部署，6個月以後，Facebook 90%以上的Web流量都使用了HipHop。

按趙海平的說法，憑藉HipHop，Facebook Web服務器上的CPU使用平均減小了50%，從而大大減小了服務器的需求。項目對Facebook影響巨大。爲了讓這一改進也惠及社區，他們決定將之開源，但願可以進一步幫助提升更多大型複雜PHP網站的可伸縮性。

HipHop的原理

HipHop將PHP代碼轉換爲高度優化的C++代碼，而後再用g++編譯器編譯。它能夠保持語義等效地執行源代碼，但爲了提升性能，犧牲了一些不多用到的特性，好比eval()。

HipHop開發中的主要困難在於，在PHP和C++這兩種很不同的語言之間怎麼實現轉換。雖然PHP也能夠寫一些很巧妙的動態特性，可是大多數 PHP代碼仍是很是簡單的。if (...) {...} else {..} 比foo($x) { include $x; } 確定更常見。這爲性能提升提供了機會。HipHop生成的代碼儘量地使用函數和變量的靜態綁定。同時，還使用類型推演來選出變量最可能對應的某個類型， 從而節省內存。轉換過程分三步：

1. 靜態分析。收集聲明關係和依賴關係等信息。

2. 類型推演。選擇最合適的類型，是C++的標量？仍是String, Array, classes, Object或者Variant。

3. 代碼生成。大部分直接將PHP語句和表達式對應爲C++的語句和表達式。

在開發過程當中，還有一個副產品：HPHPi，是一個實驗性的解釋器。經過它，不編譯PHP源代碼也能夠運行。它已經用於HipHop自身的調試中。 HipHop在保持了PHP優勢的同時，也兼得了C++的性能優點。項目總共有30萬行代碼，5000多個單元測試。全部這些都將以PHP開源許可證形式 發佈到GitHub。