PHP 8 va proposer un compilateur Just In Time

Qui devrait produire une amélioration des performances en vitesse

Le 1^er avril 2019 à 11:44, par Patrick Ruiz

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La nouvelle est tombée il y a peu par le biais d’un billet de blog d’un membre de la communauté du langage de programmation web côté serveur le plus utilisé au monde d’après les chiffres de la plateforme W3Techs – PHP.

Envoyé par Joe Watkins

À moins que vous n'ayez vécu sous un rocher ou que vous ne veniez du passé (auquel cas, bienvenue), vous devez savoir que PHP 8 arrive avec un compilateur JIT : le vote s'est terminé aujourd'hui, dans le calme, avec une large majorité en faveur de la fusion avec PHP 8, donc, c'est officiel.

Les détails techniques de ce changement au sein de la proposition par Dmitry Stogov et Zeev Suraski :

« Nous proposons d'inclure un compilateur JIT à PHP 8 et de fournir des efforts supplémentaires pour augmenter ses performances et sa convivialité. En outre, nous proposons d'envisager l'inclusion d'un compilateur JIT dans PHP 7.4 en tant que fonctionnalité expérimentale (désactivée par défaut).

PHP JIT est implémenté comme une partie d'OPcache. Il peut être activé ou désactivé au moment de la compilation et au moment de l'exécution. Lorsqu'il est activé, le code natif des fichiers PHP est stocké dans une région supplémentaire de la mémoire partagée OPcache et op_array→opcodes[].handler(s) conserve des pointeurs vers les points d'entrée du code généré par le compilateur JIT. Cette approche ne nécessite aucune modification du moteur.

Nous utilisons DynAsm (développé pour le projet LuaJIT) pour la génération de code natif. C'est un outil très léger et très avancé, mais il suppose une bonne et très faible connaissance du développement des langages assembleur cibles. Par le passé, nous avons essayé LLVM, mais sa vitesse de génération de code était presque 100 fois plus lente, ce qui le rendait prohibitif à utiliser. Actuellement, nous supportons les processeurs x86 et x86_64 sur les plateformes POSIX et Windows. DynAsm supporte également ARM, ARM64, MIPS, MIPS64 et PPC, donc en théorie, nous devrions être capables de supporter toutes les plateformes qui sont populaires pour les déploiements PHP.

PHP JIT n'introduit pas représentation intermédiaire. Il génère du code natif directement à partir du bytecode PHP et des informations collectées par le framework d'analyses statiques SSA. Grosso modo, le code est généré de façon séparée pour chaque instruction PHP. Seules quelques combinaisons sont prises en compte ensemble (par exemple : les comparaisons et les sauts conditionnels). »

Illustration du passage du PHP au code natif pour un processeur x86 avec les deux portions de code suivantes :

Code PHP :

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 function iterate($x,$y) 
    { 
        $cr = $y-0.5; 
        $ci = $x; 
        $zr = 0.0; 
        $zi = 0.0; 
        $i = 0; 
        while (true) { 
            $i++; 
            $temp = $zr * $zi; 
            $zr2 = $zr * $zr; 
            $zi2 = $zi * $zi; 
            $zr = $zr2 - $zi2 + $cr; 
            $zi = $temp + $temp + $ci; 
            if ($zi2 + $zr2 > BAILOUT) 
                return $i; 
            if ($i > MAX_ITERATIONS) 
                return 0; 
        } 
  
    }

Code ASM :

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JIT$Mandelbrot::iterate: ; (/home/dmitry/php/bench/b.php) 
        sub $0x10, %esp 
        cmp $0x1, 0x1c(%esi) 
        jb .L14 
        jmp .L1 
.ENTRY1: 
        sub $0x10, %esp 
.L1: 
        cmp $0x2, 0x1c(%esi) 
        jb .L15 
        mov $0xec3800f0, %edi 
        jmp .L2 
.ENTRY2: 
        sub $0x10, %esp 
.L2: 
        cmp $0x5, 0x48(%esi) 
        jnz .L16 
        vmovsd 0x40(%esi), %xmm1 
        vsubsd 0xec380068, %xmm1, %xmm1 
.L3: 
        mov 0x30(%esi), %eax 
        mov 0x34(%esi), %edx 
        mov %eax, 0x60(%esi) 
        mov %edx, 0x64(%esi) 
        mov 0x38(%esi), %edx 
        mov %edx, 0x68(%esi) 
        test $0x1, %dh 
        jz .L4 
        add $0x1, (%eax) 
.L4: 
        vxorps %xmm2, %xmm2, %xmm2 
        vxorps %xmm3, %xmm3, %xmm3 
        xor %edx, %edx 
.L5: 
        cmp $0x0, EG(vm_interrupt) 
        jnz .L18 
        add $0x1, %edx 
        vmulsd %xmm3, %xmm2, %xmm4 
        vmulsd %xmm2, %xmm2, %xmm5 
        vmulsd %xmm3, %xmm3, %xmm6 
        vsubsd %xmm6, %xmm5, %xmm7 
        vaddsd %xmm7, %xmm1, %xmm2 
        vaddsd %xmm4, %xmm4, %xmm4 
        cmp $0x5, 0x68(%esi) 
        jnz .L19 
        vaddsd 0x60(%esi), %xmm4, %xmm3 
.L6: 
        vaddsd %xmm5, %xmm6, %xmm6 
        vucomisd 0xec3800a8, %xmm6 
        jp .L13 
        jbe .L13 
        mov 0x8(%esi), %ecx 
        test %ecx, %ecx 
        jz .L7 
        mov %edx, (%ecx) 
        mov $0x4, 0x8(%ecx) 
.L7: 
        test $0x1, 0x39(%esi) 
        jnz .L21 
.L8: 
        test $0x1, 0x49(%esi) 
        jnz .L23 
.L9: 
        test $0x1, 0x69(%esi) 
        jnz .L25 
.L10: 
        movzx 0x1a(%esi), %ecx 
        test $0x496, %ecx 
        jnz JIT$$leave_function 
        mov 0x20(%esi), %eax 
        mov %eax, EG(current_execute_data) 
        test $0x40, %ecx 
        jz .L12 
        mov 0x10(%esi), %eax 
        sub $0x1, (%eax) 
        jnz .L11 
        mov %eax, %ecx 
        call zend_objects_store_del 
        jmp .L12 
.L11: 
        mov 0x4(%eax), %ecx 
        and $0xfffffc10, %ecx 
        cmp $0x10, %ecx 
        jnz .L12 
        mov %eax, %ecx 
        call gc_possible_root 
.L12: 
        mov %esi, EG(vm_stack_top) 
        mov 0x20(%esi), %esi 
        cmp $0x0, EG(exception) 
        mov (%esi), %edi 
        jnz JIT$$leave_throw 
        add $0x1c, %edi 
        add $0x10, %esp 
        jmp (%edi) 
.L13: 
        cmp $0x3e8, %edx 
        jle .L5 
        mov 0x8(%esi), %ecx 
        test %ecx, %ecx 
        jz .L7 
        mov $0x0, (%ecx) 
        mov $0x4, 0x8(%ecx) 
        jmp .L7 
.L14: 
        mov %edi, (%esi) 
        mov %esi, %ecx 
        call zend_missing_arg_error 
        jmp JIT$$exception_handler 
.L15: 
        mov %edi, (%esi) 
        mov %esi, %ecx 
        call zend_missing_arg_error 
        jmp JIT$$exception_handler 
.L16: 
        cmp $0x4, 0x48(%esi) 
        jnz .L17 
        vcvtsi2sd 0x40(%esi), %xmm1, %xmm1 
        vsubsd 0xec380068, %xmm1, %xmm1 
        jmp .L3 
.L17: 
        mov %edi, (%esi) 
        lea 0x50(%esi), %ecx 
        lea 0x40(%esi), %edx 
        sub $0xc, %esp 
        push $0xec380068 
        call sub_function 
        add $0xc, %esp 
        cmp $0x0, EG(exception) 
        jnz JIT$$exception_handler 
        vmovsd 0x50(%esi), %xmm1 
        jmp .L3 
.L18: 
        mov $0xec38017c, %edi 
        jmp JIT$$interrupt_handler 
.L19: 
        cmp $0x4, 0x68(%esi) 
        jnz .L20 
        vcvtsi2sd 0x60(%esi), %xmm3, %xmm3 
        vaddsd %xmm4, %xmm3, %xmm3 
        jmp .L6 
.L20: 
        mov $0xec380240, (%esi) 
        lea 0x80(%esi), %ecx 
        vmovsd %xmm4, 0xe0(%esi) 
        mov $0x5, 0xe8(%esi) 
        lea 0xe0(%esi), %edx 
        sub $0xc, %esp 
        lea 0x60(%esi), %eax 
        push %eax 
        call add_function 
        add $0xc, %esp 
        cmp $0x0, EG(exception) 
        jnz JIT$$exception_handler 
        vmovsd 0x80(%esi), %xmm3 
        jmp .L6 
.L21: 
        mov 0x30(%esi), %ecx 
        sub $0x1, (%ecx) 
        jnz .L22 
        mov $0x1, 0x38(%esi) 
        mov $0xec3802b0, (%esi) 
        call rc_dtor_func 
        jmp .L8 
.L22: 
        mov 0x4(%ecx), %eax 
        and $0xfffffc10, %eax 
        cmp $0x10, %eax 
        jnz .L8 
        call gc_possible_root 
        jmp .L8 
.L23: 
        mov 0x40(%esi), %ecx 
        sub $0x1, (%ecx) 
        jnz .L24 
        mov $0x1, 0x48(%esi) 
        mov $0xec3802b0, (%esi) 
        call rc_dtor_func 
        jmp .L9 
.L24: 
        mov 0x4(%ecx), %eax 
        and $0xfffffc10, %eax 
        cmp $0x10, %eax 
        jnz .L9 
        call gc_possible_root 
        jmp .L9 
.L25: 
        mov 0x60(%esi), %ecx 
        sub $0x1, (%ecx) 
        jnz .L26 
        mov $0x1, 0x68(%esi) 
        mov $0xec3802b0, (%esi) 
        call rc_dtor_func 
        jmp .L10 
.L26: 
        mov 0x4(%ecx), %eax 
        and $0xfffffc10, %eax 
        cmp $0x10, %eax 
        jnz .L10 
        call gc_possible_root 
        jmp .L10

L’introduction d’un compilateur JIT devrait permettre une accélération significative des tâches ultra gourmandes en ressource processeur. L’équipe de mainteneurs annonce des gains de performance de 2x quant à ce qui est de l’exécution de l’interpréteur PHP ; les utilisateurs devraient également constater une accélération de 1,3x de l’exécution de l’analyseur de texte du langage. L’équipe de mainteneur a également publié les résultats d’un benchmark qui montrent que PHP (avec le compilateur JIT activé) peut mieux faire que des langages comme le C sur le terrain de la génération des fractales de Mandelbrot.

Noter à ce propos que ces changements n’auront pas d’apport important sur les performances d’applications qui, pour l’essentiel de leurs opérations, génèrent des entrées-sorties sur divers ports : Wordpress, etc. Dit autrement, il ne faudra pas s’attendre à une accélération significative des sites web.

PHP 7.3 est disponible depuis la fin d’année dernière. PHP 7.4 pour sa part est attendu à la fin de l’année en cours et il faut souligner à ce propos que les votants ont décidé de la non inclusion du compilateur JIT. Il faudra attendre fin 2020 qui coïncide en principe avec la sortie de PHP 8 pour en faire usage.

Sources : billet de blog, résultats du benchmark

Et vous ?

Qu’en pensez-vous ?

Quel commentaire faites-vous de ceci que l’équipe de développement de PHP n’a pas choisi sa propre représentation intermédiaire ? Quelles conséquences sur le plan technique ?

Voir aussi :

Les benchmarks réalisés sur la dernière préversion de PHP 7.3 sont prometteurs, et la sortie de la version stable se profile à l'horizon

W3Techs : plus de 60 % des sites Web tournent sur PHP 5.x, une version qui ne sera plus supportée après le 31 décembre 2018

PHP 7.2 est disponible en version stable avec la bibliothèque de cryptographie Sodium, et d'autres améliorations et nouvelles fonctionnalités

PHP 7.1.0 disponible avec le support des types nullables et de nombreuses autres fonctionnalités, mais aussi des gains de performance

PHP 7.0.0 officiellement disponible, et son code source téléchargeable sur le site officiel du langage de programmation

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