PHP的性能演进(从PHP5.0到PHP7.1的性能全评测)
导读：PHP 是 Web 开发最常用的语言，每个大版本的更新都带来不少新特性和性能提升。特别是 PHP 7.0 的发布，带来 PHP 性能飞跃。本文作者对各个 PHP 版本进行了 CPU 性能基准测试，并且带来了PHP下个大版本的消息。本文中文版由高可用架构志愿者翻译。
自 1994 年 Rasmus Lerdorf 创建 PHP 以来， PHP 语言经历了许多改进，其中性能是开发人员在评估新版本时考虑的主要标准之一。
阅读这篇文章，可以了解从 PHP 5 到 7（包括 7.1）的性能提升，同时也将了解到即将加入到 PHP 8 的试验性的 JIT 分支版本的性能。
简介
本文将根据时间作出更新，增加更多信息和基准测试结果，包括尚未发布的新版本，以便更好地了解多年来 PHP 性能演变。如果您有更正或建议改进，请在文后留言。
自 1994 年 Rasmus Lerdorf 创建 PHP 以来， PHP 语言经历了激烈的演进。虽然第一版是一个简单的一人开发的 CGI 程序，Rasmus Lerdorf、Andi Gutmans 和 Zeev Suraski 加入了该语言的第三个版本的开发，并根本性重新设计。从那之后， PHP 开发组也创建并发展起来。
随着项目的发展，由于 PHP 3 天然的可扩展性， PHP 在核心和附加扩展开发的功能得到了蓬勃发展，如网络通信，解析，缓存和数据库支持。
语言本身也在发展，带来了一系列的改进。这包括支持面向对象的结构，例如类，接口， traits，闭包等。
对于许多开发人员来说，仅有新功能是不够的。随着语言越来越受欢迎， PHP 社区对于提供更好性能，可扩展性和更少内存使用的需求越来越强烈。
PHP 开发团队近 20 年来一直致力于解决这些需求，虽然 PHP 3 的引入大大提高了性能，但直到 Andi Gutmans 和 Zeev Suraski 引入 Zend Engine 并发布 PHP 4， PHP 的性能才开始变得正式起来。
2000 年推出的新的内存编译器和执行器模型大大提高了 PHP 的性能（提高了 5 倍甚至 10 倍），并首次被正式的 Web 应用程序和站点所使用。我们可以说，今天 PHP 的成果远远超出了任何人在 PHP 项目诞生时的期望。
PHP 的蓬勃发展增加了改善性能的欲望。幸运的是， Zend Engine 中设计的模型为持续优化性能提供了良好的基础。
虽然 PHP 5.0 没有带来实质性的性能提升，并且在某些情况下甚至比 PHP4 更慢，一个由 Dmitry Stogov 领导的团队在社区的大力帮助下已经在后续版本中不断优化语言，在 PHP 5.6 发布的时候，在大多数情况下，性能提升在 1.5x 和 3x 之间。
2015 年 12 月， PHP 7.0 取得了重大突破。2016 年 12 月，7.1 版本也带来了一系列增强功能。
PHP 8 性能展望
这是一个前途光明的版本，目前正在开发当中，由 Zend 的 Dmitry Stogov 主导。虽然它是基于 PHP 7.1 版本基础，但实际版本号尚未定义，所以本文称这个版本为“试验 JIT”分支下。
关键功能 JIT（Just-In-Time）编译，是一种将代码转换为另一种字节码（比如运行它的机器 CPU 的本地代码）的技术。JIT 可以使程序运行更快。
本文涵盖了几个基准测试的结果，从 PHP 5 的第一个版本到 PHP 的试验性 JIT 分支版本，PHP 5 之前的版本性能本文不作介绍。
在写这篇文章的时候，我们很难确定 PHP 8 之前是否会有另一个主要版本，比如 PHP 7.2。但是可以假设在 PHP 8 发布时，它已经包括当前试验版 JIT 分支的强大功能。
PHP 性能评估
本文只运行纯 CPU 任务脚本的基准测试（不需要I / O操作的任务例如访问文件，网络或数据库连接）。
使用的基准测试脚本如下所示：
bench.php 可在PHP源代码的 php-src/Zend 目录
micro_bench.php 也可以在 PHP 源代码发布的 php-src/Zend 目录中找到
mandelbrot.php https://gist.githubusercontent.com/dstogov/12323ad13d3240aee8f1/raw/37fed3beb7e666b70e199bcf361af541b3c30d2d/b.php
5.0.5
5.1.6
5.2.17
5.3.29
5.4.45
5.5.38
5.6.28
7.0.13
7.1.0
PHP-JIT(JIT实验分支)
当然，我想确定，我们在相同的基准上运行所有小版本，例如在 5.3.0 到 5.3.29 之间。结果是有说服力的：性能方面的主要增强不是由小版本带来的，而是主要版本号的变化，例如从 PHP 5.4 到 PHP 5.5，或从PHP 5.6 到 PHP 7。
小版本没有显示任何明显的性能改进。这意味着相同的脚本应该以相同的速度运行，无论您使用 PHP 5.4.0 还是 PHP 5.4.45。
您可以查看基准进程部分，详细说明主机系统的设置，各个基准的运行方式以及如何解释时序结果。
纯 CPU 基准测试结果
这部分给出了每个 PHP 版本的基准测试结果。
每个基准列显示 3 个值：
时间：执行时间，以秒和毫秒为单位
％rel, gain：相对于以前的版本收益的执行时间。在下面的表格中，例如，％rel。bench.php 和版本 5.3.29 的收益是 31.89％，意味着该脚本比 5.2.17 版本运行快 31.89％。
%abs, gain：与 PHP 5.0 相比脚本运行的收益。如果你看看bench.php 和试验性的 JIT 分支的这个列的交集，你会注意到，对于这个特定的测试基准，PHP 8 比 PHP 5.0 快 41 倍以上。
纯CPU基准测试的结果如下所示：
(2)此列中的结果有点偏颇，因为基准需要至少 PHP 5.3 运行。把它们当成纯粹说明，因为他们不能与 PHP 5.0 性能进行比较。
(3)这是一个 mandelbrot.php 脚本的修改版本，它运行得太快，在 7.1.0 和试验 JIT 分支无法准确的统计时间，我们在脚本中运行计算 100 次而不是 1 次。
当然，这些都是纯 CPU 的基准测试。它们不涵盖 PHP 性能的所有方面，它们可能不代表真实情况。但是结果足够显著，足以说明几个方面的问题：
本节介绍了 3 个纯 CPU 基准测试脚本的结果。在运行通常执行的以数据库或文件访问典型场景的 PHP 应用程序时，它不会给出同样的数字，但我认为他们能够代表您对代码的某些部分期望的性能改进。
PHP 每个版本的性能提升
以下部分列出了在后续 PHP 版本中的改进。请注意，这里仅列出影响 PHP 核心的修改。有关更完整的描述，请查看 PHP 5 和 PHP 7 的change log。
PHP 5.1
下面大部分列出的改进都与 Zend Engine 相关:
性能如何衡量
配置系统
编译源代码
--prefix=/usr/local/php
--disable-debug
--disable-phpdbg
--enable-mysqlnd
--enable-bcmath
--with-bz2=/usr
--enable-calendar
--with-curl
--enable-exif
--enable-fpm
--with-freetype-dir
--enable-ftp
--with-gd
--enable-gd-jis-conv
--enable-gd-native-ttf
--with-gettext=/usr
--with-gmp
--with-iconv
--enable-intl
--with-jpeg-dir
--enable-mbstring
--with-mcrypt
--with-openssl
--enable-pcntl
--with-pdo-mysql=mysqlnd
--with-png-dir
--with-recode=/usr
--enable-shmop
--enable-soap
--enable-sockets
--enable-sysvmsg
--enable-sysvsem
--enable-sysvshm
--enable-wddx
--with-xmlrpc
--with-xsl
--with-zlib=/usr
--enable-zip
--with-mysqli=mysqlnd
注意，在编译旧版时，上面的一些选项需要被禁用或被其他替代，并且并不是所有的扩展都可用或可以被编译。
运行基准测试
每个基准测试都使用 PHP CLI 专用脚本运行，该脚本遵循以下步骤：
使用 microtime（）函数从内部获取脚本执行时间。在此修改后，基准脚本将如下所示：
<?php
$__start__ = microtime( true );
/***
original benchmark script code here
***/
fprintf( STDERR, microtime( true ) - $__start__);
?>
执行 2 次运行，以确保 PHP 可执行文件和基准测试脚本内容都在操作系统缓存中
运行脚本 5 次，并提取最小，最大和平均运行时间，如脚本报告。本文仅显示平均运行时间，称之为“脚本运行时间”。
php.ini 文件如下所示：
engine = On
short_open_tag = Off
realpath_cache_size = 2M
max_execution_time = 86400
memory_limit = 1024M
error_reporting = 0
display_errors = 0
display_startup_errors = 0
log_errors = 0
default_charset = "UTF-8"
[opcache]
zend_extension=opcache.so
opcache.enable=1
opcache.enable_cli=1
opcache.optimization_level=-1
opcache.fast_shutdown=1
opcache.validate_timestamps=1
opcache.revalidate_freq=60
opcache.use_cwd=1
opcache.max_accelerated_files=100000
opcache.max_wasted_percentage=5
opcache.memory_consumption=128
opcache.consistency_checks=0
opcache.huge_code_pages=1
// PHP 8/Next only
opcache.jit=35
opcache.jit_buffer_size=32M
分析运行结果
使用 Unix time 命令来计时，输出如下所示：
$ time php bench.php
real: 0m1.96s
user: 0m1.912s
sys: 0m0.044s
第一个值，real : 是命令开始到终止之间的时间（当你回到 shell 提示符）。
第二个值，user :说明在用户模式中花费的时间（在我们的例子中，这是在 php 可执行文件中花费的时间）。
最后一个值 sys :说明在操作系统（内核）调用中花费的时间。这个值应该是最小的，但是如果你的代码访问缓慢的设备结果会比较大。重负载的操作系统也可能影响此处报告的值。
在空闲系统上通常，数量（user + sys）应该非常接近 real。这是在上面的例子中的情况：user + sys = 1.956s，real 是 1.960s。0.004s 的差异不属于当前进程：它仅仅意味着操作系统执行任务所花费的额外时间，例如调度。
同一个脚本在一个负载很重的系统上执行，并行编译 3 个不同的 PHP 版本：
$ time php bench.php
real: 0m7.812s
user: 0m2.02s
sys: 0m0.101s
在这里我清楚地看到，系统本身的重负载对使用的时间（也许在系统时间）有重大影响。
这就是为什么我在这个基准中保留一个额外的值，操作系统开销，这是调用的时间和（用户+系统）时间之间的差。
在纯 CPU 基准测试活动期间，我确保在 99％ 以上的时间，这个值严格小于 100 毫秒，即使运行需要几十秒钟完成的脚本。
结论
本文的目的是给你一个不同版本PHP性能的概述，从 5.0 开始，到当前正在开发的最新版本，使用一组已知的基准脚本。
它还为您提供了由每个连续 PHP 版本解决的性能改进方面的列表。
本文将随着新的 PHP 版本的公布而更新，并且将来会添加新的基准测试结果。我也希望添加一些真实世界的 PHP 应用程序，如 WordPress 的基准测试结果。
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