PHP Opcache 注意细节以及调优办法

不念不忘少年蓝@ 2022-11-28 13:30 129阅读 0赞

从 PHP5.5 开始，Opcache 扩展是核心的一部分，增加了对 PHP 脚本的字节码缓存的支持。对于动态语言（例如 PHP ），字节码缓存可以显著的提高性能，因为它可以确保脚本仅被编译一次。

Opcache 扩展的默认设置已经在很大程度上提高了 PHP 的性能，但是您可以通过修改默认配置以获取更佳的性能。

警告：这篇文章反复提到的监视统计信息 `opcache_get_status(false)`。因为 Opcache 为每个 SAPI 使用唯一的共享内存池，所以您无法从控制台访问 Web 服务器统计信息。该调用必须通过 Apache 或 PHP-FPM 进行。

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## 当内存太小时，应避免一些不正确的缓存方式 ##

Opcache 默认使用 64 MB 内存来保存编译后的 PHP 脚本以及最多 3907 个 PHP 脚本。 虽然这足以缓存您的 PHP 脚本，但有一些需要注意的:

*  如果您的应用会生成 (PHP) 代码或者使用基于 PHP 文件的缓存 (例如: Symfony, Doctrine Annotations, FLOW3), 那么可能会有大量 PHP 文件不会被 Opcache 缓存
 *  如果您开启了 `validate_timestamps` 时间戳验证并在生产环境中修改了代码，那么旧的缓存条目将被标记为过期，这种过期的缓存条目会增加 Opcache 的内存消耗
 *  如果您使用每个版本部署到新目录的部署策略，则 Opcache 会将不同目录下的同一个 PHP 文件进行多次缓存，这样也会快速的占用 Opcache 的内存使用

当 Opcache 在某些情况下内存满时，它将擦除所有缓存条目并从空缓存开始。 如果发生这种情况，并且您的服务器流量很大，这可能会导致 [thundering herd problem][] 或缓存猛击：许多请求同时生成相同的缓存条目。

你要避免 Opcache 用空的缓存重新启动。

检测 opcache 是否 “已满” 的算法取决于三个不同 INI 设置之间的直观交互，目前尚无记录。 它有助于深入理解 C 代码来理解它。

三个相关的 ini 变量定义如下：

\-`opcache.memory_consumption` 默认为 64（MB）以缓存所有已编译的脚本。  
\-`opcache.max_accelerated_files` 默认为 2000 个可缓存文件，但由于未记录的原因，在内部将其增加到较高的质数。 最大值为 100.000  
\-`opcache.max_wasted_percentage` 是 Opcache 中触发重启所需的空间浪费百分比（默认为 5）。

Opcache 基于先到先得的原则进行缓存，并且*不*使用诸如最近最少使用（LRU）之类的驱逐策略。

每当达到最大内存消耗或最大加速文件时，Opcache 就会尝试重新启动缓存。但是，如果 Opcache 中浪费的内存没有超过 max\_wasted\_percentage，则 Opcache 将不会*重启*，并且每个请求都会重新编译每个未缓存的脚本**，就像没有可用的 opcache 扩展**一样。

这意味着您要避免 Opcache 内存被占满。

为了找到正确的配置，您应该监视 `opcache_get_status（false）`的输出，该输出可用于检查内存，浪费和已用缓存键的数量：

\- 如果 `cache_full` 为 true 并且重启未进行或者不正在进行，则可能意味着浪费不足以超过最大浪费百分比。

您可以通过比较 `current_wasted_percentage` 和 INI 变量 `opcache.max_wasted_percentage` 来进行检查。在这种情况下，缓存命中率 `opcache_hit_rate` 也会降至 > = 99％以下。  
解决方案：增加 `opcache.memory_consumption` 配置。

*  如果 `cache_full` 的值为 true ，同时 `num_cached_keys` 的值 与 `max_cached_keys` 相同，且你的文件很多。当没有足够的浪费时，则不会触发重新启动。造成的结果就是，即使可能有可用内存，有些脚本也不会被缓存。  
    解决方案：增加 `opcache.max_accelerated_files` 配置。
 *  如果你的缓存永远不会满，但是你仍然看到有大量的重新启动。当你浪费太多或将最大浪费百分比配置得太低时，可能会发生这种情况。  
    解决方案：增加 `opcache.max_waste_percentage` 配置。

要查找无效的重启行为，你可以评估 `oom_restarts` （与 `opcache.memory_consumption` 相关联） 和 `hash_restarts`（与 `opcache.max_accelerated_files` 相关联）配置。确保使用 `last_restart_time` 统计信息检查上次重启的时间。

要为 `opcache.max_accelerated_files` 找到一个好的参数值，你可以使用下面这行 Bash 命令获取当前项目中 PHP 文件数量：

确保代码生成账户、缓存文件和多个应用程序运行在同一个 FPM 工作池中。

## 通过禁用时间戳验证来避免不必要的文件系统调用 ##

使用默认设置时，无论何时执行 PHP 文件（比如通过 `include` 或 `require`）， Opcache 都会检查上次在磁盘上对其进行修改的时间。 然后，将这次与上次缓存该脚本的编译时间进行比较。 当缓存文件修改的时候，将重新生成脚本的编译缓存。

当你知道文件永不更改时，在生产中无需进行此验证。 要禁用时间戳验证，请将下面这行添加到你的 php.ini 中：

opcache.validate_timestamps=0

使用此配置，你必须确保在部署期间，所有缓存均无效。 有几种方法可以确保发生这种情况：

*  重启 PHP FPM 或 Apache - 在 Opcache 中使用使文件无效的 sledgehammer 方法的不利之处在于，它可能导致请求中止，并在很小的时间内丢失请求。
 *  调用 `opcache_reset()` ，这很棘手，因为必须在由 Apache 或 PHP-FPM 执行的脚本中调用它才能影响 Web 服务器的 Opcache 。你可以将特殊端点添加到你的应用程序，并使用秘密哈希将其保护。
 *  变改文档根目录并重新加载 Nginx Web 服务器配置。Nginx 完成所有当前正在运行的请求，并并行启动新工作程序，以新配置为请求提供服务。
 *  对于 Apache，Rasmus 在 Etsy 上有一篇 [博客文章][Link 1] 详细介绍了他们的方法。

仔细考虑后两种方法，可用的 Opcache 内存会非常快地 “满”。 有关内存配置如何工作的更多信息，请参见上一节。

对于这两种情况，你可能都需要一个维护脚本，该维护脚本在旧部署中的所有脚本上调用 `opcache_invalidate($file, true)` 或直接 `opcache_reset()`。 否则，旧的部署会挤占新的缓存，你可能最终会获得完整的缓存和未加速的应用程序。

## 放到一起 ##

如果要将所有结果组合在一起，则要在生产环境中配置以下用于 opcache 的 php.ini 配置：

opcache.memory\_consumption=128\# MB，根据自己的需要调节 opcache.max\_accelerated\_files=10000\# 根据自己的需要调节 opcache.max\_wasted\_percentage=10\# 根据自己的需要调节 opcache.validate\_timestamps=0

在 Tideways 演示应用程序服务器上对此进行了测试，该服务器使用 “完整” 的 opcache 运行，因为那里的 PHP-FPM 中运行着许多不同的 PHP 应用程序。演示应用程序显示了以下重大改进，因为现在所有脚本都适合 opcache 。在 Tideways 演示上[注册][Link 2]以亲自直接[查看这些事件][Link 3] 。

![format_png][]

比较 Opcache 配置优化前后的 PHP 性能

我们还测试了性能分析器本身的 Opcache 配置。在以下这种情况下，缓存尚未满，但是启用了时间戳验证。

![format_png 1][]

比较 Opcache 配置优化前后的 PHP 性能

通过比较发行前后的 180,000 个请求，我们可以确定，大约 2 毫秒的改进可以归因于禁用的时间戳验证。

## 结语 ##

即使 Opcache 已经大大提高了 PHP 性能，但是我们仍然可以改进它。本文扩展了 php 文档中关于opcache\_get\_status 和opcache configuration使用的一些细节.

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[12_9_offer_2020_PHP]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/172082190
[thundering herd problem]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Thundering_herd_problem
[Link 1]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//codeascraft.com/2013/07/01/atomic-deploys-at-etsy/
[Link 2]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//app.tideways.io/register/demo
[Link 3]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//app.tideways.io/o/demo/symfony2_sylius/event/1425
[format_png]: /images/20221124/4e94f5f9cff44ecdbc852fa3491bc75e.png
[format_png 1]: /images/20221124/efcee3488c8242e780656471aa780b69.png
[Link 4]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//jq.qq.com/%3F_wv%3D1027%26k%3DJNZRtm7R