がんばれ PHP Fiber

インフィニットループ仙台支社勉強会 OpenIL仙台 vol.1 発表資料
がんばれPHP Fiber 五十嵐進士
告知記事
https://www.infiniteloop.co.jp/blog/2018/05/openilsendai-vol1/

Transcript

1. がんばれPHP FIBER がんばれPHP FIBER いがらし いがらし
2. 話すこと 話すこと Fiberの紹介
3. 私は誰ですか 私は誰ですか プログラマー 34才 ⽣まれも育ちも仙台 好きな⾔語はC
4. FIBERとは FIBERとは 協調マルチタスクのユーザスレッド コルーチン/グリーンスレッドとも呼ばれる Fiberという名前はWin32APIとかRubyとかで使わ れている
5. PHP FIBER PHP FIBER 去年から上海のlvhtさんが作ってる拡張 PHPのコアにFiberを⼊れようとしてる https://github.com/fiberphp/fiber-ext
6. PHP RFC: Fiber https://wiki.php.net/rfc/fiber
7. 何ができる︖ 何ができる︖
8. 単純な例 単純な例 function func() { return Fiber::yield(1); } $fiber = new Fiber(function ($a) { $b = Fiber::yield($a); $c = func(); return $c.$b; }); echo $fiber->resume(2); // echo 2 echo $fiber->resume("world"); // echo 1 echo $fiber->resume("hello "); // echo "hello world"
9. function func() { return/* 11 */ Fiber::yield(1)/* 8 */; } $fiber =/* 1 */ new Fiber(function ($a) { $b =/* 6 */ Fiber::yield($a)/* 3 */; $c =/* 12 */ func()/* 7 */; return $c.$b;/* 13 */ }); echo/* 4 */ $fiber->resume(1)/* 2 */; // echo 3 echo/* 9 */ $fiber->resume("world")/* 5 */; // echo 1 echo/* 14 */ $fiber->resume("hello ")/* 10 */; // echo "hello
10. Fiber = 中断/再開できる関数 Generatorのyieldと違いネストした呼び出しから 抜けられる 何が嬉しいか︖ 使い道は⾊々、I/O多重化とか
11. I/O多重化（てきとー） I/O多重化（てきとー） // query()やfetchAll()が内部でノンブロッキングI/OとFiber::yield()を $scheduler = new Scheduler(); $scheduler->add(new Fiber(function() { $db = ConnectionPool::getConnection(); var_dump($db->query('なんかSQL1')->fetchAll()); })); $scheduler->add(new Fiber(function() { $db = ConnectionPool::getConnection(); var_dump($db->query('なんかSQL2')->fetchAll()); })); while ($scheduler->run()) {} // 中でFiberをresume
13. DBALでノンブロッキングI/OとFiber::yield()を利⽤ DBALからFiber::yield()で抜ける先となり、次の処 理を選ぶ部品を⽤意（Scheduler） その間へ差し込む層には既存FW等のコードもそ のまま使える（←とても重要）
14. 実験的にDoctrine ORMの⾮同期版を作る試み amphp/mysqlとamphp/green-threadを利⽤ https://github.com/joelwurtz/doctrine-async
15. 説明⽤のよくある表 説明⽤のよくある表 プロセス OSスレッド Fiber メモリ空間 分離 共有 共有 タイムスライスで 切り替え あり あり なし I/Oブロックで 切り替え あり あり なし ⽣成コスト 重い 中くらい 軽い 切り替えコスト 重い 中くらい 軽い 複数コア利⽤ できる できる だめ
16. RFCの現状 RFCの現状 ⽅針の固まってない部分がある RFCが少し⼝ベタ
17. ASYNC/AWAIT? ASYNC/AWAIT? async/await欲しいよね https://github.com/fiberphp/fiber-ext/issues/10
18. Promiseのような⾮同期データ取得の抽象化まで ⼿を出すのは話がデカすぎ Future Scope送りに https://github.com/fiberphp/fiber-ext/issues/31
19. マシンスタックの扱い マシンスタックの扱い 現状実装はVMスタックのみ切り替え array_map()等の C → PHPで抜けられない やろうとしたら例外を⾶ばす
20. $f = new Fiber(function () { return array_map(function ($i) { return Fiber::yield($i); // 例外飛ばす }, ['a', 'b']); });
21. マシンスタック（Cスタック）も切り替えるPR Pros: どっからでもyieldで抜けられる Cons: ポータビリティが失われる メモリ消費量が増える https://github.com/fiberphp/fiber-ext/pull/30
22. オリジナル版の⾜りないところ オリジナル版の⾜りないところ C → PHPでのFiber::yieldをいつでも避けられる か、というとそうでもない 既存FWの利⽤時も何気なく発⽣ call_user_func()系とか怪しい PHPUnitも\ReflectionMethod::invokeArgs()とか finallyが今のところちゃんと動いてない
23. MARTIN版の⾜りないところ MARTIN版の⾜りないところ PHP処理系は動作環境を明⾔してない ポータブルでない何かをコアへ⼊れるのは⼤変 そう︖ 「必要な時だけCスタック確保」は難しく、メモ リも多めに確保せざるを得ない
24. 解決策を緩く募集
25. PHPでFIBER何うれしい︖ PHPでFIBER何うれしい︖ PHP単体でサーバとかマイクロサービスみたいな のが作りやすくなる ErlangとかAkkaみたいなActorもやりやすめに なるよ︕
26. PTHREADS拡張どうよ PTHREADS拡張どうよ PHPでスレッドを使えるものの、扱いがめんどい pthreads拡張はZTSにもとづいてるため、スレ ッド間で基本はデータが共有されない 静的プロパティ等の扱いに癖があり、既存FW 等の資産が使いづらい印象 癖への対処法が確⽴されていればよいが、利 ⽤例もあまり⾒つからない
27. FORKしたらいいんじゃね︕ FORKしたらいいんじゃね︕ プロセスで済むならプロセスでも別にいい プロセスは重め、データ共有も⾟いめ
28. PHPでやらなきゃいいんじゃ︖ PHPでやらなきゃいいんじゃ︖ そんな野暮なことを⾔わない︕ できないよりできた⽅が楽しいでしょ︕
29. 動作原理 動作原理
30. 実⾏コンテキスト 実⾏コンテキスト Fiberは実⾏コンテキストを差し替えて動く 実⾏コンテキストとは︖ マシンが次に何を実⾏するか、その次に何を 実⾏するか……を定める状態 メモリとCPUのレジスタ状態でだいぶ表せる
31. メモリについて メモリについて CPUが扱う命令/データを⼊れとく場所 1バイトのデータ⼊れる箱がたくさん並んでるイ メージ
32. CPUについて CPUについて CPUはメモリ上の機械語/データを解釈して実⾏ PCやIPと呼ばれるレジスタを持つ 「今メモリ上のどこを実⾏してます」を指す 1つ命令を⾷っては次の番地の命令、と動く
33. ジャンプ ジャンプ 「次の番地の命令」以外へPCを動かす ちょっと前の番地へジャンプすればループに 「データの状態がAなら指定番地へジャンプ、そ うでなければ次の番地に進む」的な分岐命令も
34. C関数呼び出し C関数呼び出し 次のPCの値をどこかに保存 よくあるのはスタック 関数の命令列の先頭へジャンプ returnで保存しておいた元の番地へ戻る
35. スタック スタック コンピュータ⽤語、FILOのデータ構造を指す データをぽんぽん突っ込めて、突っ込んだのと 逆順に取り出してなかったことにできる
36. マシンスタック マシンスタック 多くのCPUはメモリ領域のどこかをスタックとし て扱う命令を持つ これのためにスタックの現在位置を指すレジス タ（SP︓スタックポインタ）がある
37. C⾔語ではよく関数の戻りアドレスの他、ローカ ル変数もスタックに保存
38. 実⾏コンテキストはスタック 実⾏コンテキストはスタック に︖ に︖ 各実⾏コンテキストで別々のスタックを持つよ うにする PC/IPとSPを含むCPUのレジスタを保存、別コン テキストのを復帰してジャンプ できた︕コンテキストスイッチできた︕単純︕
39. PHPではもう⼀⼯夫要る
40. VMスタック VMスタック PHPコードは処理系によりVMのオペコードにコ ンパイルされて実⾏
41. PHPのVMはマシンスタックと別にVM独⾃のスタ ックを持つ VMスタックも切り替える必要がある
42. というか、実はPHPの世界だけならVMスタック だけ切り替えればよい PHP Fiberのオリジナル実装はコレ PHP処理系は通常のPHP関数呼び出しで再帰的な VM呼び出しをせず、実マシンでいうPC変更に相 当する挙動（opline切り替え）のみ⾏い、オペコ ードを1つ1つループで取り出して実⾏
43. 問題はPHP -> C -> PHPのような呼び出しでCの世 界での実⾏コンテキストも保存が必要なケース
44. オリジナル実装はvm_interruptという機構を利⽤ オペコード1つ実⾏するごとに処理系が割り込 みフラグを確認し、⽴ってれば割り込みハン ドラを呼び出すような仕組み 割り込みハンドラ内でVMの実⾏状態を切り替 えて復帰 martin版はswapcontextまたはインラインアセン ブラのジャンプで素直にコンテキスト⼊れ替え
45. まとめ︓がんばってほしい まとめ︓がんばってほしい 「Node.js使え」「Go使え」的な⾯⽩みのない話 に負けないでほしい ⾯⽩いのでみんなも触ってみてほしい
46. おしまい おしまい