Profiling是一項(xiàng)用來(lái)觀察程序性能的技術(shù)，非常適用于發(fā)現(xiàn)程序的瓶頸或者緊張的資源。Profiling能夠深入程序的內(nèi)部，展現(xiàn)request處理過(guò)程中每一部分代碼的性能；同時(shí)，也可以確定有問(wèn)題的請(qǐng)求（request）；對(duì)于有問(wèn)題的請(qǐng)求，我們還可以確定性能問(wèn)題發(fā)生在請(qǐng)求內(nèi)部的位置。對(duì)于PHP，我們有多種Profiling工具，本文主要集中在——XHGui，一款非常優(yōu)秀的工具。XHGui構(gòu)建在XHProf之上（XHProf由Facebook發(fā)布），但是對(duì)于剖析結(jié)果增加了更好的存儲(chǔ)，同時(shí)增加了更加良好的信息獲取接口。從這方面來(lái)說(shuō)，XHGui更像是一個(gè)全新的工具。

XHGui已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)幾個(gè)版本的迭代，但當(dāng)前版本提供了更加漂亮的用戶界面，并且使用MongoDB存儲(chǔ)其剖析結(jié)果。相比于前一版本來(lái)說(shuō)，所有這些方面都是巨大的改進(jìn)；因?yàn)?，前一版本更像是開(kāi)發(fā)者設(shè)計(jì)的，采用文件來(lái)保存數(shù)據(jù)，使得收集的數(shù)據(jù)非常難以使用。XHGui 2013是一個(gè)非常全面的Profiling工具，無(wú)論是對(duì)管理人員來(lái)說(shuō)還是對(duì)于開(kāi)發(fā)者；與此同時(shí)，XHGui 2013被設(shè)計(jì)的足夠輕巧以便能夠在生產(chǎn)環(huán)境下運(yùn)行。

本文將一步一步演示程序的安裝，同時(shí)向你展現(xiàn)使用該工具可以收集的各方面信息。

第一步：安裝依賴

因?yàn)閄HGui有一些依賴項(xiàng)，所以我們第一步就是解決這個(gè)問(wèn)題。底下的所有的教程都是基于Ubuntu 13.04平臺(tái)的，當(dāng)然，你應(yīng)該可以把它們改編下并適用到到你自己的平臺(tái)上。目前而言，我們需要安裝MongoDB， PHP，并有一些安裝PECL拓展的能力。

首先，我們要安裝MongoDB，這邊有一些官方的安裝教程，你可以找到和你系統(tǒng)相關(guān)的細(xì)節(jié)，但是現(xiàn)在我將通過(guò)簡(jiǎn)單的通過(guò)APT來(lái)安裝：
 

aptitude install mongodb

通過(guò)這個(gè)方式獲取的MongoDB的版本可能不是最新的，因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)品的更新速度真的很快。但是，如果你想讓它保持一個(gè)很新的版本，你可以把MongoDB提供的庫(kù)添加到你的包管理器里，這樣你就能得到一個(gè)最新的了。

與此同時(shí)，我們還需要針對(duì)PHP的Mongo 驅(qū)動(dòng)。在倉(cāng)庫(kù)中該驅(qū)動(dòng)的版本有點(diǎn)老，為了今天的演示，我們將從Pecl中進(jìn)行獲取。如果你的機(jī)器上沒(méi)有pecl命令，你可以通過(guò)下面的命令進(jìn)行安裝：
 

aptitude install php-pear

然后，我們通過(guò)下面的命令向PHP添加MongoDB的驅(qū)動(dòng)程序：
 

pecl install mongo

為了完成安裝，最后我們需要在php.ini文件中新增加一行。但是，新版本的Ubuntu為配置PHP擴(kuò)展提供了一個(gè)新系統(tǒng)，該系統(tǒng)更像Apache模塊安裝——將所有的配置保存在一個(gè)地方，然后創(chuàng)建一個(gè)符號(hào)鏈接以啟動(dòng)配置。首先，我們創(chuàng)建一個(gè)文件來(lái)保存設(shè)置，盡管在本示例中僅需要在設(shè)置中新增一行以啟動(dòng)擴(kuò)展。我們將其保存在文件/etc/php5/mods-available/mongo.ini，新增下面一行:
 

php5enmod mongo

pecl install xhprof-beta

命令行會(huì)再一次提示我們?cè)趐hp.ini新增一行。我們采用與上面一樣的方法，創(chuàng)建文件/etc/php5/mods-available/xhprof.ini，并在里面新增如下內(nèi)如：
 

extension=xhprof.so

安裝XHGui

XHGui本身主要由web頁(yè)面組成，它為XHProf擴(kuò)展收集的數(shù)據(jù)提供更加友好的界面。你可以從代碼庫(kù)GitHub repo克??；也可以直接下載zip文件，然后進(jìn)行解壓縮。獲取程序之后，確定緩存目錄有足夠的權(quán)限以便web服務(wù)器有權(quán)限寫(xiě)入文件。最后，運(yùn)行安裝腳本：
 

php install.php

這就是程序安裝所需的一切，并且會(huì)自動(dòng)安裝一些依賴程序；如果發(fā)生異常，安裝程序也會(huì)給你提示。

我更喜歡將XHGui安裝在虛擬主機(jī)當(dāng)中；這需要.htaccess文件允許，也需要啟動(dòng)RUL重寫(xiě)。啟動(dòng)URL重寫(xiě)表明需要啟動(dòng)mod_rewrite模塊，通過(guò)下面的命令：
 

a2enmod rewrite

（不要忘記重啟Apache）。如果一切順利，你可以正常訪問(wèn)XHGui的URL并且可以看到如下內(nèi)容：

 在虛擬主機(jī)中啟動(dòng)XHGui

此時(shí)，我們希望啟動(dòng)XHGui以便檢驗(yàn)我們網(wǎng)站的性能。注意，性能測(cè)試最好在進(jìn)行任何優(yōu)化之前執(zhí)行一次，以便檢測(cè)優(yōu)化的效果。最簡(jiǎn)單的方法是在虛擬主機(jī)中增加auto_prepend_file聲明，如下圖所示：

 <VirtualHost *:80>
  ServerName example.local
 
  DocumentRoot /var/www/example/htdocs/
  php_admin_value auto_prepend_file /var/www/xhgui/external/header.php
 
  <Directory /var/www/example/htdocs/>
    Options FollowSymLinks Indexes
    AllowOverride All
  </Directory>
 
</VirtualHost>

一切就緒之后，你可以開(kāi)始剖析網(wǎng)站的請(qǐng)求。XHGui只會(huì)剖析網(wǎng)站請(qǐng)求的1%，所以為了使XHGui獲取有意義的數(shù)據(jù)，你需要讓XHGui運(yùn)行一段時(shí)間或者使用類似Apache Bench的測(cè)試工具批量提交一批請(qǐng)求。為什么在100個(gè)請(qǐng)求當(dāng)中XHGui只會(huì)剖析一個(gè)？因?yàn)閄HGui的設(shè)計(jì)初衷就是足夠的輕巧以便在生產(chǎn)環(huán)境中使用，它不想對(duì)每一個(gè)請(qǐng)求產(chǎn)生額外的開(kāi)銷，1%的采樣率已經(jīng)能夠?yàn)榫W(wǎng)站的總體流量提供較為清晰的概覽。

滿足數(shù)據(jù)

我使用測(cè)試虛擬機(jī)運(yùn)行本文所有的示例，采用Joind.in API作為測(cè)試代碼。為了產(chǎn)生一些流量，我將API測(cè)試案例運(yùn)行了幾遍。你也可以在一定負(fù)載的情況下收集數(shù)據(jù)，所以你可以在壓力測(cè)試時(shí)使用XHGui，你甚至可以在上線站點(diǎn)中使用XHGui收集數(shù)據(jù)（聽(tīng)起來(lái)很瘋狂，但是Facebook正式為了此應(yīng)用才開(kāi)發(fā)了該工具）。在向應(yīng)用發(fā)送了一定的請(qǐng)求之后，重新訪問(wèn)XHGui，現(xiàn)在它就已經(jīng)保存了一些數(shù)據(jù)：

該圖向我們展示了XHGui為我們分析的每一個(gè)請(qǐng)求，最新的請(qǐng)求排在第一位，并且為每一個(gè)請(qǐng)求展示了一些額外信息。這些信息包括：

•     URL：請(qǐng)求所訪問(wèn)的URL
•     Time：請(qǐng)求發(fā)起時(shí)間
•     wtor： "Wall Time" –請(qǐng)求所經(jīng)歷的所有時(shí)間. 這是 "wall clock" time的簡(jiǎn)稱,表示用戶等待請(qǐng)求完成所有的時(shí)間
•     cpu：花費(fèi)在該請(qǐng)求上的CPU時(shí)間
•     mu：該請(qǐng)求所消耗的內(nèi)存
•     pmu：請(qǐng)求處理過(guò)程中所消耗的最大內(nèi)存

為了獲取每一遍請(qǐng)求（"run")更為詳細(xì)的信息，你可以點(diǎn)擊每一個(gè)請(qǐng)求你感興趣的列。你可以點(diǎn)擊URL以便獲取該URL所有請(qǐng)求的詳細(xì)信息。無(wú)論哪種方法，你都可以獲取該請(qǐng)求更為詳細(xì)的信息：

 這是一個(gè)非常長(zhǎng)并且非常詳細(xì)的頁(yè)面，所以我引用了兩個(gè)截圖（如果展示所有的信息將需要5個(gè)截圖）。上面一幅圖的左邊部分展示了該請(qǐng)求相關(guān)的一些信息，以便幫助你跟蹤這些統(tǒng)計(jì)信息與哪些方面有關(guān)；右邊的主要部分展示了最消耗時(shí)間的各部分以及在請(qǐng)求過(guò)程中每個(gè)函數(shù)調(diào)用所消耗的內(nèi)存。在圖的下方有一個(gè)主鍵以表明每一欄。

第二幅圖展示了該請(qǐng)求每一個(gè)組成部分更為詳細(xì)的信息。我們可以看到每一部分調(diào)用的次數(shù)以及時(shí)間消耗，還包括CPU和內(nèi)存信息。無(wú)論是inclusive還是exclusive信息都做了詳細(xì)的展示：exclusive表示僅僅是該方法調(diào)用所產(chǎn)生的消耗；inclusive不僅包括本函數(shù)所產(chǎn)生的消耗，還包括本函數(shù)調(diào)用的其他函數(shù)所產(chǎn)生的消耗。

XHGui另一個(gè)特性是“調(diào)用圖”（Callgraph)，“調(diào)用圖”以生動(dòng)的虛擬方式展示了時(shí)間是如何消耗的：

 這很好的展示了函數(shù)調(diào)用的層次。最好的一點(diǎn)是，該圖是可交互的，你可以拖拽以更好的查看連接；你還可以用鼠標(biāo)滑過(guò)“圓環(huán)”（blob)以查看更多的信息。當(dāng)你與它交互時(shí)，他會(huì)很好玩的彈回和移動(dòng)，這不是一個(gè)非常重要的特性但卻讓我感覺(jué)非常好玩。

理解數(shù)據(jù)

擁有大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)非常重要，但是你很難知道從哪里下手。對(duì)于一個(gè)性能不如預(yù)期的頁(yè)面采用如下步驟：首先，對(duì)每一個(gè)函數(shù)的exclusive CPU時(shí)間進(jìn)行排序，查看最消耗時(shí)間的函數(shù)列表。分析這些耗時(shí)的函數(shù)調(diào)用并進(jìn)行重構(gòu)和優(yōu)化。

一旦做出了修改，讓剖析工具再次檢驗(yàn)新版本的程序，測(cè)試性能的改進(jìn)。XHGui內(nèi)置了完美的工具以比較兩次運(yùn)行；點(diǎn)擊詳細(xì)信息頁(yè)面右上角的“Compare this run"按鈕即可。該按鈕會(huì)向你展示該URL每一次測(cè)試的結(jié)果，從中選擇一個(gè)你要比較的對(duì)象。對(duì)你想比較的對(duì)象，點(diǎn)擊”compare“按鈕，XHGui將會(huì)轉(zhuǎn)向比較視圖，如下圖所示：

 統(tǒng)計(jì)表格展示了新版和舊版統(tǒng)計(jì)信息的主要區(qū)別，包括每一個(gè)信息改動(dòng)的實(shí)際數(shù)字以及百分比。上圖顯示，新版的請(qǐng)求等待時(shí)間僅僅為舊版的8%。統(tǒng)計(jì)表格詳細(xì)展示了每一個(gè)統(tǒng)計(jì)信息的改變，這些統(tǒng)計(jì)信息我們?cè)凇痹敿?xì)信息“頁(yè)面能夠經(jīng)?？吹?；你可以對(duì)任何一列進(jìn)行排序以便查找你感興趣的信息。

一旦你在某一方面成功的進(jìn)行了重構(gòu)，查看詳細(xì)信息頁(yè)面（detail page)以檢查新版本的實(shí)際效果，然后挑選其他方面進(jìn)行優(yōu)化。嘗試對(duì)內(nèi)存使用或者exclusive wall time 進(jìn)行排序，以便挑選能夠最大限度提高應(yīng)用整體性能的函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，不要忘記檢查調(diào)用的次數(shù)，一個(gè)重復(fù)調(diào)用的函數(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化之后能夠成倍的提高程序的性能。

最優(yōu)化方法

你很難在量化成果之前知道自己改善了多少，這就是為什么我們經(jīng)常在對(duì)一個(gè)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化之前檢測(cè)它--不然你怎么知道自己是否真的優(yōu)化了它？我們也需要想想一組真實(shí)的數(shù)據(jù)應(yīng)該怎樣表示，不然，我們可能會(huì)朝著一個(gè)不可能到達(dá)的目標(biāo)前進(jìn)。一個(gè)很有用的方法是：盡力去尋找需要使用的最適合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及最小存儲(chǔ)空間。如果在你擅長(zhǎng)的工作環(huán)境中，不能在半秒內(nèi)運(yùn)行一個(gè)“Hello world”程序，那么就別指望用同樣的工具構(gòu)建的網(wǎng)頁(yè)能有多好的表現(xiàn)。

上面的敘述并不是對(duì)編程框架（framework）的不敬；編程框架之所以存在是因?yàn)槠浞奖闶褂?、支持快速開(kāi)發(fā)、容易維護(hù)。相比親自手工編寫(xiě)代碼，編程框架在性能上的降低是我們綜合各方面進(jìn)行折中的結(jié)果。采用編程框架進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)是能夠盡快上線的一種很好的方法，當(dāng)需要的時(shí)候，你可以使用Profiling工具分析并改進(jìn)程序的性能。例如，Zend Framework 1的很多模塊能夠提供非好強(qiáng)大的特性，但是并能非常低下；采用Profiling工具就能確定性能低下的部分并將它們進(jìn)行替換。其他所有的框架都有類似的問(wèn)題，XHGui能夠向您展示問(wèn)題的所在并檢查他們是否對(duì)你的程序產(chǎn)生了可量化的影響。

在你的程序之外，一些其他的策略對(duì)占領(lǐng)上風(fēng)或許遲早有用:

•     當(dāng)心非危險(xiǎn)的慢速關(guān)聯(lián)函數(shù)（not-dangerously-slow-but-related functions）在一個(gè)頁(yè)面上露面。如果你的頁(yè)面在格式化要點(diǎn)處理的 view helper 中的一系列函數(shù)中花去了它時(shí)間的 50%（我承諾這是個(gè)假想的例子），那么你可能想要去研究重構(gòu)整個(gè)組件。
•     少做。嘗試移除特性，如果性能比它們重要。
•     當(dāng)心一個(gè)請(qǐng)求中生成但沒(méi)有在特殊的視圖中用到的內(nèi)容，或未改變卻被多次重新生成的內(nèi)容。
•     好的緩存策略。這將是關(guān)于它的另一篇文章，但是考慮用 PHP 中的一個(gè) OpCode 緩存（從 PHP 5.5 起內(nèi)置），在你的 web 服務(wù)器前方添加一個(gè)反向代理，簡(jiǎn)單地為那些不怎么經(jīng)常改變的內(nèi)容發(fā)送適當(dāng)?shù)木彺骖^。
•     暴力去耦合。如果有一個(gè)可怕的資源緊張的特殊功能，把它從你的 web 服務(wù)器上去掉。或許它可以被異步處理，所以你的程序可以僅僅添加一個(gè)消息到隊(duì)列，或移動(dòng)到另一個(gè)單獨(dú)的服務(wù)器并作為一個(gè)單獨(dú)的服務(wù)模型來(lái)訪問(wèn)。無(wú)論哪種方式，分離將幫助減少你的 web 服務(wù)器的負(fù)載，同時(shí)啟用了有效的擴(kuò)展。

XHGui是你的朋友

XHGui安裝簡(jiǎn)單、使用時(shí)如影隨形、很棒的輸出以至于可以拿到董事會(huì)議上進(jìn)行展示。它能識(shí)別出我們應(yīng)用中的錯(cuò)誤，幫助我們確認(rèn)應(yīng)用真的起作用（或者沒(méi)有?。?。這可能會(huì)經(jīng)歷一些重復(fù)的過(guò)程，不過(guò)，不管你之前有沒(méi)有用過(guò)XHProf、XHGui，我勸你花點(diǎn)時(shí)間在你的應(yīng)用上試試，你會(huì)對(duì)你的發(fā)現(xiàn)大吃一驚。