1、写在最前
随着互联网飞速发展,lamp架构的流行,php支持的扩展也越来越多,这样直接促进了php的发展。
但是php也有脚本语言不可避免的问题,性能比例如C等编译型语言相差甚多,所以在考虑性能问题的时候最好还是通过php扩展来解决。
那么,怎么去做一个php扩展呢。下面从一个例子开始(本文章需要C基础)。
2、解决一个问题
在一个系统中,如果经常要求一个数组的平方和,我们可以这么写。 - function array_square_sum($data){
- $sum = 0;
- foreach($data as $value){
- $sum += $value * $value;
- }
- return $sum;
- }
实际执行的时候,php zend引擎会把这段话翻译成C语言,每次都需要进行内存分配。所以性能比较差。进而,基于性能上的考虑,我们可以编写一个扩展来做这个事情。
3、编写扩展
构建一个扩展,至少需要2个文件。一个是Configulator文件,它会告诉编译器编译这个扩展至少需要哪些依赖库;第二个是实际执行的文件。
3.1 生成框架
听起来很复杂,实际上有一个工具可以帮我们搞定一个扩展的框架。在php源代码里面有个工具ext_skel,他可以帮我们生成扩展框架。 - liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext$ ls ext_skel
- ext_skel
现在我们利用它生成扩展 array_square_sum。($表示提示符命令) - $ ./ext_skel --extname=array_square_sum
- Creating directory array_square_sum
- Creating basic files: config.m4 config.w32 .svnignore array_square_sum.c php_array_square_sum.h CREDITS EXPERIMENTAL tests/001.phpt array_square_sum.php [done].
- To use your new extension, you will have to execute the following steps:
- 1. $ cd ..
- 2. $ vi ext/array_square_sum/config.m4
- 3. $ ./buildconf
- 4. $ ./configure --[with|enable]-array_square_sum
- 5. $ make
- 6. $ ./php -f ext/array_square_sum/array_square_sum.php
- 7. $ vi ext/array_square_sum/array_square_sum.c
- 8. $ make
- Repeat steps 3-6 until you are satisfied with ext/array_square_sum/config.m4 and
- step 6 confirms that your module is compiled into PHP. Then, start writing
- code and repeat the last two steps as often as necessary.
执行命令之后,终端告诉我们怎么去生产新的扩展。查看一下文件内容,会发现多了几个比较重要的文件config.m4, php_array_square_sum.h,array_square_sum.c,下面会一一叙述。 - liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext$ ll array_square_sum/
- total 44
- drwxr-xr-x 3 liujun liujun 4096 Jan 29 15:40 ./
- drwxr-xr-x 80 liujun liujun 4096 Jan 29 15:40 ../
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 5548 Jan 29 15:40 array_square_sum.c
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 532 Jan 29 15:40 array_square_sum.php
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 2354 Jan 29 15:40 config.m4
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 366 Jan 29 15:40 config.w32
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 16 Jan 29 15:40 CREDITS
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 0 Jan 29 15:40 EXPERIMENTAL
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 3112 Jan 29 15:40 php_array_square_sum.h
- -rw-r--r-- 1 liujun liujun 16 Jan 29 15:40 .svnignore
- drwxr-xr-x 2 liujun liujun 4096 Jan 29 15:40 tests/
3.2 配置文件config.m4- dnl PHP_ARG_WITH(array_square_sum, for array_square_sum support,
- dnl Make sure that the comment is aligned:
- dnl [ --with-array_square_sum Include array_square_sum support])
去掉dnl - PHP_ARG_WITH(array_square_sum, for array_square_sum support,
- Make sure that the comment is aligned:
- [ --with-array_square_sum Include array_square_sum support])
这是./configure时能够调用enable-sample选项的最低要求.PHP_ARG_ENABLE的第二个参数将在./configure处理过程中到达这个扩展的配置文件时显示. 第三个参数将在终端用户执行./configure --help时显示为帮助信息
3.3 头文件
修改php_array_square_sum.h,把confirm_array_square_sum_compiled改成confirm_array_square_sum,这个为我们以后实际调用的函数名字,当然你也可以直接加入函数confirm_array_square_sum,而不删除confirm_array_square_sum_compiled。 - PHP_FUNCTION(confirm_array_square_sum_compiled);
该成 - PHP_FUNCTION(array_square_sum);
3.3 源代码
修改 array_square_sum.c,把confirm_array_square_sum_compiled改成confirm_array_square_sum,这个是注册这个扩展的函数,如果在3.2中直接加入了confirm_array_square_sum,在这一步也直接加入confirm_array_square_sum就可以了。 - const zend_function_entry array_square_sum_functions[] = {
- PHP_FE(confirm_array_square_sum_compiled, NULL) /* For testing, remove later. */
- PHP_FE_END /* Must be the last line in array_square_sum_functions[] */
- };
改成 - const zend_function_entry array_square_sum_functions[] = {
- PHP_FE(array_square_sum, NULL) /* For testing, remove later. */
- PHP_FE_END /* Must be the last line in array_square_sum_functions[] */
- };
然后最为关键的一个步骤,重写confirm_array_square_sum,这个时候只需要把confirm_array_square_sum_compiled重写成confirm_array_square_sum(3.1中没有删除confirm_array_square_sum_compiled,就需要加入confirm_array_square_sum就好了)。 - PHP_FUNCTION(confirm_array_square_sum_compiled)
重写为 - PHP_FUNCTION(array_square_sum)
- {
- zval* array_data;
- HashTable *ht_data;
- int ret;
- char* key;
- uint index;
- zval **pdata;
- double sum = 0;
- if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "a", &array_data) == FAILURE) {
- return;
- }
- ht_data = Z_ARRVAL_P(array_data);
- zend_hash_internal_pointer_reset(ht_data);
- while ( HASH_KEY_NON_EXISTANT != (ret = zend_hash_get_current_key(ht_data, &key, &index, 0)) ) {
- ret = zend_hash_get_current_data(ht_data, &pdata);
-
- if( Z_TYPE_P(*pdata) == IS_LONG){
- sum += Z_LVAL_P(*pdata) * Z_LVAL_P(*pdata);
- }else {
- RETURN_FALSE;
- }
- zend_hash_move_forward(ht_data);
- }
- zend_hash_internal_pointer_end(Z_ARRVAL_P(array_data));
- RETVAL_DOUBLE(sum);
- }
php是一个弱类型语言,他的数据都存在结构体zval里面(具体请看更加专业资料,如"php扩展开发.pdf")。 - typedef union _zval {
- long lval;
- double dval;
- struct {
- char *val;
- int len;
- } str;
- HashTable *ht;
- zend_object_value obj;
- } zval;
为了获得函数传递的参数,可以使用zend_parse_parameters()API函数。下面是该函数的原型: - zend_parse_parameters(int num_args TSRMLS_DC, char *type_spec, …);
zend_parse_parameters()函数的前几个参数我们直接用内核里宏来生成便可以了,形式为:ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC,注意两者之间有个空格,但是没有逗号。从名字可以看出,ZEND_NUM_ARGS()代表这参数的个数。后面紧跟着是常见的参数类型(和C语言的printf类似),后面就是常见的参数列表。
下表列出了常见的参数类型。
参数类型 |
对象C类型 |
说明 |
l |
long |
整数 |
b |
bool |
布尔 |
s |
char* |
字符串 |
d |
double |
浮点数 |
a |
array(zval*) |
数组 |
z |
zval* |
不确定性zval |
此外数组是一个大型的hashtable来实现的,所以zend_hash_get_current_key可以遍历数组,使用宏Z_LVAL_P(zval*)获得实际的值。最终可以将结果放入到sum里面。RETVAL_DOUBLE(value)也是一个宏,返回结果为double,值则为value,具体可以参见" php扩展开发.pdf".
最终完成了这个主函数的开发。
3.4 生成configure文件
然后执行 ~/php/bin/phpize
- /home/liujun/php/bin/phpize
- Configuring for:
- PHP Api Version: 20121113
- Zend Module Api No: 20121212
- Zend Extension Api No: 220121212
可以发现array_square_sum出现可执行脚本configure。
3.5 编译
编译的时候最好带上php-config PATH,因为系统默认的php-config-path可能不是你目前使用的php路径。 - liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext/array_square_sum$ ./configure --with-php-config=/home/liujun/php/bin/php-config
编译如果成功,终端会有如下提示: - creating libtool
- appending configuration tag "CXX" to libtool
- configure: creating ./config.status
- config.status: creating config.h
- config.status: config.h is unchanged
查看array_square_sum目录的module目录,会发现里面生成array_square_sum.so,这个就是我们需要的扩展。 - liujun@ubuntu:~/test/php-5.5.8/ext/array_square_sum$ ls modules/
- array_square_sum.la array_square_sum.so
4、使用扩展
4.1、配置扩展
修改php的配置php.ini,加入一下配置内容。 - [array_square_sum]
- extension=array_square_sum.so
4.2、加入module
php的扩展一般在 $PHP_PATH/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-yyyymmdd,如果找不到,请自行百度or Google. 里面有很多.so文件。
把3.5生产的array_sum_square.so拷贝进去即可。
如果使用fastcgi模式,需要重启php,这样我们php就应该有扩展array_square_sum,具体可以通过查看phpinfo(不会请自行百度orGoogle).
4.2、编写代码
既然说编写扩展可以提高运行效率,因此在这里,我们通过使用扩展和直接使用php代码来进行对比,测试性能。多次实验可以减少误差,所以进行2000次对100000个数字求平方和。代码如下: - $data = array();
- $max_index = 100000;
- $test_time = 2000;
- for($i=0; $i<$max_index; $i++){
- $data[] = $i;
- }
- $php_test_time_start = time();
- php_test($test_time, $data);
- $php_test_time_stop = time();
- echo "php test ext time is ". ($php_test_time_stop - $php_test_time_start). "\n";
- $c_test_time_start = time();
- c_test($test_time, $data);
- $c_test_time_stop = time();
- echo "php test time is ". ($c_test_time_stop - $c_test_time_start). "\n";
-
- function php_test($test_time, $test_data){
- for($i=0; $i<$test_time; $i++){
- $sum = 0;
- foreach($test_data as $data){
- $sum += $data * $data;
- }
- }
- }
-
- function c_test($test_time, $test_data){
- for($i=0; $i<$test_time; $i++){
- $sum = array_square_sum($test_data);
- }
- }
测试结果如下: - liujun@ubuntu:~/php$ ~/php/bin/php test.php
- php test ext time is 30
- php test time is 2
可以看到扩展要比直接使用php快15倍。随着业务逻辑变得更加复杂,这个差异化会越大。
那么直接使用c语言来做这个事情呢。下面也给一个代码来测试下(测试条件完全一致): - #include
- #include
- #include
- #define TEST_TIME 2000
- #define MAX_INDEX 100000
- int main()
- {
- int data[MAX_INDEX];
- double sum = 0;
- for(int i=0; i data[i] = i;
- }
- struct timeval start;
- struct timeval end;
-
- gettimeofday(&start,NULL);
-
- for(int i=0; i for(int j=0; j sum += data[j] * data[j];
- }
- }
- gettimeofday(&end,NULL);
-
- double time=(end.tv_sec-start.tv_sec) + (end.tv_usec-start.tv_usec) * 1.0 /1000000;
- printf("total time is %lf\n", time );
- printf("sum time is %lf\n", sum);
- return 0;
- }
执行查看效果,可以看出直接使用C的时间只有0.261746,是使用C扩展的13.09%,是直接使用php的0.87%。当然如果涉及到IO等复杂操作,C/C++会比php快上万倍(测试过)。 - liujun@ubuntu:~/php$ g++ test.cpp -O2 -o test
- liujun@ubuntu:~/php$ ./test
- total time is 0.261746
- sum time is 36207007178615872.000000
因此,在实际对性能要求非常高的服务,如索引、分词等,可以使用C做一套底层服务,php去进行封装调用。 |