xdebugを使用したPHPアプリケーションのプロファイリング

xdebugに関する3番目の記事へようこそ。 すでに今、あなたはxdebugを試してみるべきでした、そうでなければ今日それをしてください;-)。
最初の記事では、xdebugのインストールおよび構成方法について説明し、var_dump（）関数の出力の改善やエラーメッセージの受信時の呼び出しスタックのトレースなど、最も単純な機能のいくつかについて説明しました。 2番目の部分では、xdebugの可能性をトレースとして調べました。 トレースには、プログラム内の関数とメソッドのすべての呼び出し、開始時間、オプションでメモリサイズ、送信および返されたパラメーターが含まれます。 トレースログは、複雑なプログラムの実行方法を理解するのに役立ちます。 プログラム内にデバッグコードを埋め込む代わりに、必要な場所までトレースをオンまたはオフにしてから、grepや実際に作成したPHPプログラムなどのユーティリティを使用してログファイルを分析します。

この記事では、プロファイリングを検討します。 プロファイリングは一見トレースのように見えます。 プロファイリングログは、人を対象としたものではなく、プログラムの実行フローを視覚化するものではありませんが、実行中のプログラムの統計分析のためのデータを提供します。

プロファイリングログの作成

以下は、xdebugによって作成されたプロファイルログからの短い抜粋です。

fl = php：内部
fn = php ::定義
106 3

fl = C：\ www \ drupal \ include \ bootstrap.inc
fn = require_once :: C：\ www \ drupal \ include \ bootstrap.inc
1,648
cfn = php ::定義
呼び出し= 1 0 0
13 6
cfn = php ::定義
呼び出し= 1 0 0
18 4
cfn = php ::定義
呼び出し= 1 0 0
23 2

ご覧のとおり、プロファイルのログを直接読み取ることはできません。 受信したデータの視覚化と分析のために追加のツールを使用します。 したがって、プロファイリングは、この行またはその行が起動された回数と、起動にかかった時間を示します。
プロファイリングログを作成すると、各行の進行状況を記述する必要があるため、トレースログの作成と同様に、パフォーマンスに大きく影響します。 したがって、トレースの場合と同様に、バトルサーバーでプロファイリングを開始しないでください...ただし、プロファイリングを稼働中のシステムで実行する必要がある場合があります。 この場合、ローダー、オプティマイザー、キャッシュなどの他のZend拡張機能と同時にxdebugを実行するように注意してください。
xdebugがプロファイルログの記録を開始するには、追加

xdebug.profiler_enable =オン

コマンドを実行して、起動中にプロファイリングを開始できないことに注意してください。
プロファイリングログはアナライザープログラムによる読み取りを目的としているため、トレースログの場合のように追加情報を表示できる追加の設定はありません。 ただし、トレースの設定時に使用した設定と同様に、プロファイリングを設定できる設定がいくつかあります。
最初に、xdebugはデフォルトで/ tmpディレクトリにプロファイルログを書き込みます。 Windowsを使用している場合は、次のようにphp.iniを修正する必要があります。

xdebug.profiler_output_dir = "c：\ traces"

デフォルトでは、xdebugは既存のプロファイルログを上書きします。 既存のものを補完するように構成できます。そのために、次のコマンドを追加します

xdebug.profiler_append =オン

php.iniで。 すべてのファイルのプロファイリングログを作成したくない場合がありますが、同時に、実行中にプロファイリングをアクティブ化することには問題があります。 プロファイルを定期的にオンまたはオフにする代わりに、コマンドを追加します

xdebug.profiler_enable_trigger =オン

php.iniで。 これで、特別なGETまたはPOSTパラメーターXDEBUG_PROFILEをPHPスクリプトに渡すことで、プロファイリングのオンとオフを切り替えることができます。 これにより、このPHPスクリプトに対してのみプロファイリングが有効になります。 このパラメーターの値を設定する必要はありません、このパラメーターをアドレスtest.php？XDEBUG_PROFILEに追加するだけであることを忘れないでください。

プロファイルログ名

デフォルトの名前xdebugは、プロファイルログ「cachegrind.out」に割り当てます。キーはプロセス識別子です。 トレースログの場合と同様に、適切な設定をphp.iniに追加することにより、ログ名を変更できます。 パラメーター名はxdebug.profiler_output_nameです。 引数は文字列です。 さまざまな修飾子が含まれる場合があります。 以下が最も重要です：

• ％p-プロセスID
• ％r-乱数
• ％u-時間
• ％H-$ _SERVER ['HTTP_HOST']の値
• ％R-$ _SERVERの値['REQUEST_URI']
• ％s-フルパスを含む名前、スラッシュはアンダースコアに変換されます

％s修飾子はxdebug.profiler_output_nameにのみ使用されることに注意してください。 プロファイリングログの名前を知りたい場合は、xdebug_get_profiler_filename（）関数を呼び出すことができます。

プロファイリングログ分析
前述のように、プロファイリングログを分析するには、データを視覚化するための追加のプログラムが必要です。 xdebugが作成するすべてのプロファイリングログは、Cachegrind形式に類似した形式です。 Cachegrindは、 Valgrindと呼ばれるより強力なプログラムの一部であるプロファイラーです。これは、Linux用のソフトウェアをデバッグおよびプロファイリングするためのプログラムです。 Cachegrindは、キャッシュ統計、メモリ使用量、プログラムコマンドを分析するために設計されました。 別のValgrindツールであるCallgrindは、コールグラフを描画します。 PHPについては、このアプリケーションを使用して、プロファイリングログを視覚化および分析できます。
xdebugによって作成されたプロファイリングログの分析に一般的に使用されるツールはKCachegrindと呼ばれます 。 KCachegrindは、GPLの下でライセンスされるフリーソフトウェアです（Unixシステムでのみ動作します）。 ただし、Windows用のシンプルなプログラム-WinCachegrindもありますが、これも無料です。 最初にWindowsバージョンを見てみましょう。

WinCacheGrind：Windowsのプロファイリングログの分析

現在のバージョン（この記事の著者による執筆時点）WinCachegrindは1.0.0.12です。 このバージョンの日付は2005年です。これは、WinCachegrindが長い間開発されていないことを示しています。 リリースノートのリリースノートを見ると、著者はプログラムにエラーがあり、その動作が奇妙になることがあると書いています。
そのため、Ubuntuなどの最新のLinuxディストリビューションの仮想マシンに基づいて起動されるKCachegrindを使用することをお勧めします（一般的に奇妙な推奨事項を説明する翻訳者の注意、この場合はLinuxをインストールすることをお勧めします。仮想マシンの庭を囲うことはお勧めしません）。 Windowsでは、膨大な数の仮想マシンを使用できます。 何らかの理由でUnixまたは仮想マシンを使用できない場合は、WinCachegrindを使用して、プロファイルログの簡単な分析を継続できます。 KCachegrindとは異なり、WinCachegrindは呼び出しグラフを描画しません。
Wincachegrindのインストールは非常に簡単です。 インストーラーを実行し、ボタンをクリックしてライセンスに同意すると、インストールが完了します。 これで、プログラムを実行し、xdebugで作成されたcachegrindプロファイルログの1つを開きます。



ウォッチまたはシグマアイコンをクリックすると、絶対値とパーセンテージで情報の出力を切り替えることができます。 パーセント表示は、このブロック内の関数呼び出しにかかる合計時間の割合として時間を示します。
2つの便利な設定は、プロファイラー->高速機能の非表示とプロファイラー->ライブラリ機能の非表示です。 最初のスイッチは、プログラムの合計実行時間に対する時間の寄与がわずかな関数を隠します。
2番目の設定、プロファイラー->ライブラリ関数の非表示は、一般的な分析からPHPに組み込まれた関数を非表示にします。 これらの設定を両方オンにすると、表示されるデータが少なくなるため、最適化が必要なコード部分に集中できます。
メインウィンドウには、[行ごと]と[全体]の2つのタブがあります。 両方のタブには同じ情報が表示されますが、[全体]タブには情報が集約され、見やすくなっています。 自己時間は、現在のブロックのコードの開始時間を表示し、累積時間（累積）は、このブロックで関数が開始した合計時間を表示します。

KCacheGrind：Unixでのプロファイリングログの分析

KCachegrindのUnixバージョンは、WinCachegrindよりも多くの機能を提供します。 KCachegrindはデータを視覚化し、呼び出しのグラフを作成します。
使用を開始するには、KCachegrindをインストールする必要があります。 現在のバージョンは0.4.6です。 新しいバージョン（0.10.1）が利用可能ですが、それはValgrindパッケージの一部です。
可能であれば、パッケージマネージャーを使用してKCachegrindパッケージをインストールします。 KCachegrindはGraphVizを使用して呼び出しグラフを描画するため、パッケージマネージャーが依存パッケージを自動的にインストールしない場合は、GraphVizパッケージもインストールする必要があります。
KCachegrindバイナリパッケージが見つからなかった場合は、KCachegrindを自分でコンパイルする必要があります。 ソースをダウンロードした後、実行します

./configure --prefix = / opt / kde3
作る
インストールする

注意できるように、KDEライブラリの現在のインストールへのパスを指定する必要があります。 システム上のKDEライブラリの場所がわからない場合は、

kde-config --prefix

KDEライブラリへのパスを表示します。
インストール後、コマンドラインからKCacheGrindを起動できます

opt / kde3 / bin / kcachegrind＆

KCachegrindの表形式のデータマッピングは、WinCachegrindに非常に似ています。 絶対値とパーセント値を切り替えることもできます。 KCachegrindの一部の機能は、PHP向けではありません。 以下の図は、phpMyAdminプログラムの呼び出しグラフを示しています。


ご覧のとおり、起動時間のほとんどはcommon.inc.php内で経過しています。 次のスクリーンショットは、common.inc.php内の関数呼び出しの視覚化を示しています。



このコードブロックでは、2つのrequire_onceが実行されます。これは、common.inc.phpの開始時間の半分です。 任意の長方形をダブルクリックすることにより、データ分析の詳細を確認できます。

プロファイリングデータに基づくコードの最適化

最適化する前に、常にアプリケーションのプロファイルを作成してください。 この最適化が効果をもたらすと思われる場所で、自分で最適化を開始することができますが、これは必ずしも真実ではありません。 最適化は、主に、実行プロセスでほとんどの時間を占める部分でのみ効果があります。
プログラムの複数のコピーを同時に実行する場合、実行時間の大部分を占めるプログラムの部分を最適化する必要があります。 この場合、最適化によって個々のリクエストの処理が速くなることはありませんが、サーバーが高負荷に耐えることができ、そのようなリクエストを処理するためのリソースの消費が少なくなります。
プロファイラーによる起動時間を見るとき、絶対値は相対値よりも重要ではないことに注意してください。 異なるシステムで測定した場合、絶対値は異なる場合があります。 ただし、コードの最適化を開始する前に、次のことを考慮してください。
最適化の重要なルールは、I / O操作の数を減らすことです。 一部のI / O操作は、計算に比べて非常に時間がかかります。 このような操作を減らすことは、プログラムを高速化するのに非常に効果的です。 1つのI / O呼び出しを削除すると、大量のコードを最適化するよりも効率的に改善できます。 したがって、コードの使用を開始する前に、まずI / O操作に集中する必要があります。
また、最適化の前に、サーバーの数を増やすことができます。 巨大なものを購入することで、生産性をわずかに高めることができます。 開発時間は、新しいサーバーの価格よりも高くなります。 また、鉄の量を増やすと、PHPコードに影響を与えることなく、すぐに増加することを確信できます。 開発者がコードの最適化に1〜2日費やす場合、生産性がどの程度向上するかは決して言いません。 そして最終的に、最適化によってエラーが発生しないことを確認できなくなります。
一部のページを静的に変換することは、パフォーマンスを向上させる1つの方法です。 トラフィックの多いサイトがあり、各リクエストのPHPスクリプトが最初のページを作成し、データベースまたはXMLファイルから情報を選択するとします。 ページ上のデータが頻繁に変更される場合、静的コピーを再作成できます。 ページの静的ビューへの変換が不可能な場合（ページに個人情報が表示される場合）、一部のブロックを静的に変換できます。
別のレベルの最適化では、PHPコードを変更する必要はありません。 ご存じのように、PHPはインタープリター言語です。 これは、コマンドが実行時に中間コードに変換されることを意味します。 ブロードキャストは、スクリプトが実行されるたびに繰り返されます。 これにより、Cを実行するたびにコードを解析する必要がないCやJavaなどの言語と比較して、PHPが遅くなります。 PHPの場合、中間表現キャッシュ（私の翻訳をご覧ください...）を使用して中間コードを保存および再利用できます。これにより、起動と実行が高速になります。
これは、PHPコードを最適化する時間と場所がないという意味ではありません。 一部のコードの最適化により、パフォーマンスが大幅に向上します。 ただし、コードを変更すると、常に追加のエラーやセキュリティ上の問題が発生するリスクがあることに注意してください。 また、コードを最適化すると読みにくくなります。

おわりに

プロファイリングログの作成と視覚化は、PHPコードを最適化するための重要な条件の1つです。 プログラム内で最も時間が必要な場所を知る必要があり、そこから最適化が始まります。
次の記事では、xdebugを使用したデバッグについて説明します。 xdebugは、リモートでデバッグする機能を提供する場合があります。 この機能を実装するクライアント（Eclipse PDTなど）を使用すると、コードを変更せずにデバッグし、ブレークポイントを設定し、コードのセクションをスキップして、変数が値を変更する方法と場所を監視できます。