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PHP `Xhprof` / `Tideways` 性能分析：函数调用栈与瓶颈定位

各位PHP界的英雄好汉，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们不聊风花雪月，就来聊聊怎么给我们的PHP代码做个“全身检查”，揪出那些偷偷摸摸拖后腿的家伙！

咱们今天的主题是：PHP Xhprof / Tideways 性能分析：函数调用栈与瓶颈定位。

一、咱们为啥要体检？

设想一下，你辛辛苦苦写的代码，结果用户打开一个页面，转啊转啊转，比蜗牛还慢，你脸上挂得住吗？这说明啥？说明你的代码里面肯定有“坏家伙”在搞破坏！

所以啊，性能分析就是给代码做体检，找出这些“坏家伙”，然后把它们给“咔嚓”掉，让你的代码跑得飞起！

二、体检工具——Xhprof 和 Tideways

咱们的体检医生就是 Xhprof 和 Tideways。它们都是PHP的扩展，能够记录代码运行时的各种信息，比如每个函数执行了多久，被调用了多少次等等。

  • Xhprof： 算是老牌医生了，虽然现在已经不怎么更新了，但是功能还是够用的，而且免费！
  • Tideways： 可以看作是 Xhprof 的升级版，功能更强大，界面更漂亮，当然，有些高级功能是要收费的。

用哪个？ 看你自己的情况，如果你的代码比较简单，Xhprof 够用了。如果你的代码比较复杂，或者你想更深入地分析性能，Tideways 更好。

三、安装体检医生

安装这两个“医生”其实也不难，根据你的操作系统和PHP环境，选择合适的方式安装。

  • Xhprof:

    • PECL 安装: 这种方式最简单，直接用PECL命令安装。

      pecl install xhprof

    • 手动编译安装: 如果PECL不好使，那就只能自己编译安装了。

      wget https://github.com/phacility/xhprof/archive/master.zip
unzip master.zip
cd xhprof-master/xhprof_html
mkdir -p cache
chmod 777 cache
cd ../xhprof_lib
mkdir -p cache
chmod 777 cache
cd ..
cd xhprof_src
phpize
./configure
make
make install

      安装完之后，需要在 php.ini 文件中添加以下内容：

      extension=xhprof.so
xhprof.output_dir=/tmp

      重启你的Web服务器。

  • Tideways:

    • PECL 安装: 也是最方便的方式。

      pecl install tideways_xhprof

    • Composer 安装 (推荐): 这种方式更适合现代PHP项目。

      composer require tideways/profiler

      然后，在 php.ini 文件中添加以下内容：

      extension=tideways_xhprof.so
tideways.sample_rate=0  ; 禁用自动采样
tideways.output_dir=/tmp ; 设置输出目录

      重启你的Web服务器。

注意： 安装完之后，一定要重启你的Web服务器，让PHP加载新的扩展！可以用 php -m 命令查看是否安装成功。

四、开始体检！

安装好了“医生”，咱们就可以开始体检了。

1. Xhprof 的用法：

<?php

// 引入 Xhprof
include_once "/path/to/xhprof_lib/utils/xhprof_lib.php";
include_once "/path/to/xhprof_lib/utils/xhprof_runs.php";

// 开始 Xhprof
xhprof_enable(XHPROF_FLAGS_CPU + XHPROF_FLAGS_MEMORY);

// 你的代码...
function expensiveFunction() {
    $result = 0;
    for ($i = 0; $i < 1000000; $i++) {
        $result += sqrt($i);
    }
    return $result;
}

expensiveFunction();

// 结束 Xhprof
$xhprof_data = xhprof_disable();

// 保存 Xhprof 数据
$xhprof_runs = new XHProfRuns_Default();
$run_id = $xhprof_runs->save_run($xhprof_data, "my_application");

// 输出 Xhprof 查看链接
$xhprof_url = sprintf("/xhprof_html/index.php?run=%s&source=%s", $run_id, "my_application");
echo "<a href='" . $xhprof_url . "'>View Xhprof Report</a>";

?>

代码解释：

  • xhprof_enable(XHPROF_FLAGS_CPU + XHPROF_FLAGS_MEMORY); 这行代码告诉 Xhprof 开始记录 CPU 和内存的使用情况。
  • xhprof_disable(); 这行代码告诉 Xhprof 停止记录，并返回记录的数据。
  • XHProfRuns_Default(); 这个类用来保存 Xhprof 的数据。
  • $xhprof_runs->save_run($xhprof_data, "my_application"); 这行代码把 Xhprof 的数据保存到文件中，"my_application" 是你的应用名称，可以随便起。
  • 最后，我们输出了一个链接，点击这个链接就可以看到 Xhprof 的报告了。

2. Tideways 的用法：

<?php

// 你的代码...
function expensiveFunction() {
    $result = 0;
    for ($i = 0; $i < 1000000; $i++) {
        $result += sqrt($i);
    }
    return $result;
}

TidewaysProfiler::start(); // 启动 Profiler

expensiveFunction();

TidewaysProfiler::stop(); // 停止 Profiler
?>

代码解释：

  • TidewaysProfiler::start(); 启动 Tideways Profiler。
  • TidewaysProfiler::stop(); 停止 Tideways Profiler，并将数据发送到 Tideways 的服务器。
  • 你需要注册一个 Tideways 的账号，然后在你的代码中配置 API Key 才能正常使用。

五、解读体检报告！

不管是 Xhprof 还是 Tideways，都会生成一个报告，这个报告里面有很多信息，咱们要学会看懂这些信息，才能找到真正的“坏家伙”。

1. Xhprof 报告：

Xhprof 的报告主要分为以下几个部分：

  • Overall Summary: 这个部分显示了整个请求的总体性能指标，比如总的执行时间，总的CPU时间，总的内存使用量等等。

    指标 含义
    Wall Time 函数实际执行的时间，包括CPU时间和IO时间。
    CPU Time 函数占用CPU的时间。
    Memory Usage 函数使用的内存量。
    Peak Memory Usage 函数使用的最大内存量。

  • Function Summary: 这个部分显示了每个函数的性能指标，比如执行时间，调用次数等等。

    指标 含义
    Function Name 函数的名称。
    Calls 函数被调用的次数。
    Incl. Wall Time 函数及其子函数总共执行的时间。
    Excl. Wall Time 函数自身执行的时间，不包括子函数执行的时间。
    Incl. CPU Time 函数及其子函数总共占用CPU的时间。
    Excl. CPU Time 函数自身占用CPU的时间，不包括子函数占用CPU的时间。
    Incl. Memory Usage 函数及其子函数总共使用的内存量。
    Excl. Memory Usage 函数自身使用的内存量，不包括子函数使用的内存量。
    Incl. Peak Memory Usage 函数及其子函数总共使用的最大内存量。
    Excl. Peak Memory Usage 函数自身使用的最大内存量，不包括子函数使用的最大内存量。

  • Call Graph: 这个部分以图形化的方式展示了函数之间的调用关系，可以让你更直观地了解代码的执行流程。

2. Tideways 报告：

Tideways 的报告比 Xhprof 更漂亮，功能也更强大。除了 Xhprof 的基本功能之外，Tideways 还提供了以下功能：

  • Flame Graph: 火焰图，可以让你更直观地看到哪些函数占用了最多的时间。
  • Database Queries: 可以记录数据库查询的性能，让你找到慢查询。
  • Error Tracking: 可以记录代码中的错误，让你更容易发现和修复Bug。

六、定位瓶颈！

学会了看报告，咱们就可以开始定位瓶颈了。

1. 找到最耗时的函数：

在 Function Summary 中，按照 "Incl. Wall Time" 排序，找到最耗时的函数。这些函数很可能就是性能瓶颈。

2. 查看函数调用栈：

点击函数名称，可以查看该函数的调用栈。调用栈可以告诉你这个函数是从哪里被调用的，以及它又调用了哪些函数。

3. 分析调用关系：

通过分析调用栈，可以找到导致性能瓶颈的根源。比如，如果一个函数被多次调用，那么可以考虑优化这个函数，或者减少它的调用次数。

4. 关注数据库查询：

如果你的代码涉及到数据库操作，那么一定要关注数据库查询的性能。慢查询往往是性能瓶颈的重要原因。

5. 利用 Flame Graph：

如果使用 Tideways，可以利用 Flame Graph 更直观地看到哪些函数占用了最多的时间。Flame Graph 就像一个倒着的火焰，火焰越高，说明这个函数占用的时间越多。

七、优化代码！

找到了瓶颈，接下来就是优化代码了。优化代码的方法有很多，这里给大家提供一些常见的优化思路：

  • 优化算法： 选择更高效的算法可以大大提高代码的性能。
  • 减少数据库查询： 尽量减少数据库查询的次数，可以使用缓存来避免重复查询。
  • 使用缓存： 缓存可以大大提高代码的性能，可以使用各种缓存技术，比如 Memcached，Redis 等。
  • 代码优化： 可以对代码进行一些小的优化，比如减少循环次数，避免不必要的计算等等。
  • 使用性能更好的函数： PHP有些内置函数性能更好，可以考虑替换。

八、实战案例！

咱们来看一个简单的例子：

<?php

function slowFunction() {
    $result = 0;
    for ($i = 0; $i < 10000; $i++) {
        for ($j = 0; $j < 10000; $j++) {
            $result += $i * $j;
        }
    }
    return $result;
}

function mainFunction() {
    for ($i = 0; $i < 5; $i++) {
        slowFunction();
    }
}

xhprof_enable(XHPROF_FLAGS_CPU + XHPROF_FLAGS_MEMORY);

mainFunction();

$xhprof_data = xhprof_disable();

$xhprof_runs = new XHProfRuns_Default();
$run_id = $xhprof_runs->save_run($xhprof_data, "my_application");

$xhprof_url = sprintf("/xhprof_html/index.php?run=%s&source=%s", $run_id, "my_application");
echo "<a href='" . $xhprof_url . "'>View Xhprof Report</a>";

?>

在这个例子中，slowFunction() 函数是一个非常耗时的函数，因为它包含了两个嵌套的循环。mainFunction() 函数调用了 slowFunction() 函数 5 次。

运行这段代码，然后查看 Xhprof 的报告，你会发现 slowFunction() 函数占用了大部分的时间。

优化方案：

  • 优化算法： 可以尝试使用更高效的算法来计算结果，避免使用嵌套循环。
  • 减少调用次数： 如果 slowFunction() 函数的结果可以被缓存，那么可以减少它的调用次数。

九、总结！

性能分析是一个持续的过程，需要不断地对代码进行体检，找到瓶颈，然后进行优化。希望通过今天的讲解，大家能够掌握 PHP 性能分析的基本方法，写出更快更强的代码！

记住，代码优化没有银弹，需要根据实际情况选择合适的优化方案。 祝大家早日成为性能优化大师！

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