浅谈PHP性能优化-APCu

一、前言

提到PHP，大家的第一印象都是简单易用好上手。只需几个小时即可大致了解它的结构，然后几分钟的时间即可搞定一个web服务，这就是PHP的魅力。凭借这一点PHP成为七猫飞速发展的见证者，在开山之初立下汗马功劳。但提到性能，就不禁唉了一声，于是各种性能优化呼之欲出，便有了APCu。

二、APCu是什么

官网有这么一段话来介绍：APCu is APC stripped of opcode caching. 译为：APCu是阉割了操作码缓存（opcode cache）的APC。APC的主要作用有两点，一是缓存代码编译后产生的操作码来进行重复使用（opcode cache），二是提供用户数据缓存的能力，使用上类似于memcache和redis。这样就清晰了，APCu是提供给我们用来缓存数据的，说直白点和gocache的作用一样。那为什么要阉割掉操作码缓存？（这是另外的事情了，因为操作码缓存太重要，后被加入到php内核中去了）

简单画了一下典型的web架构，从图中能看出APCu所处的位置，在PHP服务中APCu处于redis之前，当APCu中数据存在时则直接使用，不存在时则从redis中读取后写入APCu。

APCu是php进程开辟出来的一块共享内存空间，不同php进程访问apcu就像访问自己进程中的数据一样，而redis是需要走网络请求的，访问内存的速度大概在纳秒级别，网络请求的速度在毫秒级别，同机架或同机房的机器可能在1/10ms左右，还不是考虑服务稳定、网络稳定的情况下。

简单的对redis和APCu进行一下读取和写入测试。

$start = microtime(true);
// 写入apcu数据
for ($i=0;$i<100000;$i++) {
    $res = apcu_add('1aa'.$i, '1', 1000);
}
$end = microtime(true) - $start;
print_r("Apcu写入耗时：".$end. PHP_EOL);

$start = microtime(true);

$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);

// 写入redis数据
for ($i=0;$i<100000;$i++) {
    $res = $redis->set('1aa'.$i, '1');
}
$end = microtime(true) - $start;
print_r("Redis写入耗时：".$end. PHP_EOL);

测试结果：
APCu写入100000次耗时：0.7秒
Redis写入100000次耗时：8.9秒
APCu读取100000次耗时：0.7秒
Redis读取100000次耗时：8.7秒

该测试基于redis部署在我本机，基本没有网络开销的情况下，APCu的读和写的速度都是redis的12倍，如果再加上网络开销，那速度差距只会更大。

三、常用配置

apc.enabled
APCu功能开关，默认为1，设置为0则关闭APCu功能。有时我们在测试的时候想及时看到数据就会找运维或自行修改php.ini中的该参数来打开或关闭功能

apc.shm_size
APCu可使用的内存大小，默认32M。该参数相当重要，当我们APCu内存不够用的时候，写入会失败，就需要调大该参数，但也不建议调的太大，太大会影响到机器的可使用内存

apc.ttl
默认的缓存过期时间，当设置缓存的时候未指定过期时间，则使用该默认值

四、探索发现

在对APCu进行测试时，我发现了一个问题，php-fpm的运行模式以及APCu所处的位置如下图：

当我们有多个php项目时，由nginx进行转发到php服务监听的端口，当有请求到达该端口时，再由php的master指派相应的worker进程进行处理，APCu就是master在启动时开辟出来的一块共享内存空间。

基于这个实现原理，那本机php的所有worker进程都是可以读写该共享内存空间的，这样当我们一台机器上部署了多个php服务时，这每个php服务用到的共享内存都是同一个，那一旦有key同名就会有数据混乱的问题。因为我们一台测试环境的web机上部署了很多套php代码，于是我打开了测试环境进行验证。

在a.com的项目中写入一个key，然后在b.com项目中读取该key，完全可以读的到，由此也验证了这个观点。（a.com和b.com是两个不同的项目）

所以目前我们多个php项目直接部署在同一台web机上都会有这个问题，会造成key相同时缓存混乱。

针对该问题的解决方案：

php项目使用docker部署，这样就能隔离php进程，每个项目互不影响。由于需要将各个php项目进行docker部署，所以该方案改动较大。
APCu的key基于项目进行加密，这样就算不同项目的key一致但基于项目进行加密后也会不一致。改动较大，各个php项目都需要改动。
用到APCu的php项目使用单独的php，web机上使用多个php进程来进行隔离，比如：a项目使用php7.1，b项目使用php7.2来进行隔离。优点：不需要改动代码，直接在部署时隔离。

截止发稿前，该问题及解决方案已反馈给相关开发和运维。大家以后在使用APCu时也需要留意一下这个问题，避免带来不必要的问题。

五、拓展

作为缓存组件，APCu官方向我们提供了几种管理的方法，类似于redis的keys *和info命令。

apcu_cache_info函数
该方法会列举出当前apcu中所有的缓存，以及一些详细信息。和redis的keys *功能类似

info APCu的key
ttl key的过期时间
num_hits key的命中次数统计
creation_time key的创建时间
deletion_time key的删除时间
mem_size key的大小

可视化页面
APCu还提供了一个可视化页面来方便的查看APCu的内存使用、key数量、缓存命中等信息。

其中关键信息：

Cached Variables key数量及大小
Hits 缓存总命中次数
Misses 缓存总未命中次数
Runtime Settings 运行时配置
Host Status Diagrams 内存占用饼图和命中与未命中柱状图

六、总结

APCu是PHP进程开辟的共享内存空间，所以多个php项目可以同时使用，存在重不同项目key同名时造成数据混乱的风险。
APCu适合缓存一些数据量小，变动频次低，但访问量大的数据。比如：公共配置等。
APCu在内存中，无法持久化，重启php进程会导致数据失效。
APCu在本机中，所以多机器间无法共享，也受限于单机内存，扩展不易。

看似简单的一个APCu，如果不去深入了解他，会给我们带来意想不到的问题。

参考：

https://www.php.net/manual/zh/book.apcu.php