如何使用 Xhprof 分析網站效能 (真實案例2)

1. cyril.hcwang@gmail.com

2.  前言
 網站效能測試架構
 安裝測試環境
 分析
 建議事項
 結論

3.  儘管硬體能力不斷提昇，網站效能的重要
性卻日益增加。原因在於應用與使用量的
成長速度遠快於硬體的發展速度，所以僅
靠硬體的擴充將無法滿足業務擴充之所需。
另一方面，就算事前做了完整的效能規劃，
系統在實際的運作過程當中還是有可能遭
遇到不可預期的效能瓶頸。透過效能的分
析 (profiling)，可以讓我們了解網站在運作
時的真實狀況，進而發現問題並解決之。

4.  在這個投影片中，我將利用 xhprof 這個工
具來分析由 php 所撰寫的網站程式，以期
了解其效能上的瓶頸，並提出改進建議。
此網站為真實運作多年的服務，已擁有不
少忠實的使用者。

5.  原本由 facebook 所開發，已於 2009 年成
為開放源碼程式。
 支援 php 程式語言的運行環境。
 提供函式層級的相關資訊 (Wall時間、CPU
時間、記憶體使用量)。
 內建基本的 web ui 介面。
 為 PECL 下的一個模組。
 http://pecl.php.net/package/xhprof

6.  透過編譯模組的方式運行於 php 的執行環境。
 需要修改程式才能運作。
 可以透過 php 設定值 auto_prepend_file 自動執行相關
功能，進而避免修改所有程式。
 函數層級的資訊雖然很有用，但是由於太過低層，
所以與使用者的實際情境(如網頁完整的下載時間)
之間必須有所對應。
 僅提供一層的 traceback，對流程追蹤的能力有較
大的限制。
 可以將收集到的資訊用任何方式呈現，但內建的
web ui 僅提供檔案儲存方式的呈現。如要呈現其他
的儲存方式，必須另尋工具或自行開發。

7. 線上網站服務器群 分析專用網站服務器 (xhprof)
效能數據
數據收集/分析服務器
(xhprof/MySQL)
NFS 服務器 資料庫服務器

8.  為了數據的精準性，理應收集線上網站服
務器的運行數據。但是因為原本就有持續
監測測試服務器的反應狀態，發現測試服
務器與線上服務器有類似的反應趨勢，所
以先以測試服務器當做收集目標(分析專用
網站服務器)。一方面避免干擾原有的服務，
另外一方面也可以讓收集的數據單純化以
利分析。

9.  我們將收集到的資料存放到監測主機的
MySQL 之中，並利用 xhprof 這個 web ui
加以分析。採用 MySQL 除了可以支援更
多的資料筆數，未來各網站主機所收集的
資訊也可以統一集中管理與分析。
 分析專用網站服務器與數據收集/分析服務
器皆安裝 CentOS 6。

10.  安裝 EPEL
 下載合適的版本
http://mirror01.idc.hinet.net/EPEL/6/i386/repov
iew/epel-release.html
 安裝下載的 rpm

11.  安裝 php-pecl-xhprof 與 php-pecl-mongo
 yum install -y php-pecl-xhprof php-pecl-mongo

12.  安裝 git
 yum install -y git

13.  安裝 xhprof (以 /var/www/lib 為例)
 mkdir /var/www/lib
 cd /var/www/lib
 git clone https://github.com/preinheimer/xhprof

14.  將
/var/www/lib/xhprof/xhprof_lib/config.sample.php
更名為 config.php
 修改 /var/www/lib/xhprof/xhprof_lib/web/config.php
 $_xhprof['dbhost'] = '數據收集主機的IP'
 $_xhprof['dbuser'] = 'MySQL 帳號'
 $_xhprof['dbpass'] = 'MySQL 密碼'
 $_xhprof['dbname'] = 'MySQL 資料表名稱'
 $_xhprof['servername'] = 'web 主機名稱'
 $_xhprof['namespace'] = '應用程式名稱'

15.  修改 Apache 設定
 …
ServerName www.myserver.tw
php_admin_value auto_prepend_file
/var/www/lib/xhprof/external/header.php
…
 上述設定可以加在虛擬主機或是全域設定。
 重新啟動 Apache
 service httpd restart

16.  安裝 EPEL
 下載合適的版本
http://mirror01.idc.hinet.net/EPEL/6/i386/repov
iew/epel-release.html
 安裝下載的 rpm

17.  安裝 MySQL
 yum install mysql-server
 設定 MySQL 帳號與密碼
 修改 iptables 的設定，允許分析專用網站
服務器連結至 TCP 埠號 3306。
 重新啟動 iptables 與 mongodb 服務。
 service iptables restart
 service mysqld restart

18.  建立數據收集所需資料庫
 建立資料庫 xhprof
 建立單獨使用的帳號
 建立表格。表格 Schema 在檔案
/var/www/lib/xhprof/xhprof_lib/utils/Db/Mysql.p
hp 內。

19.  安裝 git
 yum install -y git

20.  安裝 xhprof (以 /var/www/lib 為例)
 mkdir /var/www/lib
 cd /var/www/lib
 git clone https://github.com/preinheimer/xhprof

21.  修改 Apache 的設定
 Alias /xhgui /var/www/lib/xhprof/xhprof_html
<Directory /var/www/lib/xhprof/xhprof_html>
Order Deny,Allow
Deny from All
Allow from 127.0.0.1
Allow from ::1
</IfModule>
</Directory>
 上述範例僅提供本機 (127.0.0.1) 連結 xhprof，請
根據實際情況加上合適的 IP 位址。
 重新啟動 Apache
 service httpd restart

22.  我們選定分析專用網站服務器上的首頁，
使用瀏覽器對其進行存取。
 連結至 http://192.168.0.10/xhprof (其中
192.168.0.1 請取代為數據收集/分析服務
器的 IP 位址)。

25.  載入時間佔據整體運行時間一半以上
(22911ms/37569ms)。

26. 1. 開啟 opcode 快取機制，如 apc。

27.  APC (Alternative PHP Cache)
 yum install php-pecl-apc

30.  執行時間與記憶體用量同時減少
 CPU Wall Time: 37569ms -> 18235ms (-
51.5%)
 CPU Time: 31994ms -> 10998 ms (-65.6%)
 Peak Memory Usage: 4600096 bytes ->
1485786 (-67.7%)
 載入時間所佔比例大幅減少
(1610ms/10998ms)

31.  因為此一改進僅分別針對單一 URL，對於
一整個網頁的完整下載時間仍受到其他因
素影響，所以仍須用其他方法持續改進使
用者的感受。

32.  當運用 xhprof 在線上環境時，為了避免產
生過多的數據而影響網站運行，可以採用
取樣的方式。舉例來說，可以每一千個請
求才記錄一次(隨機)。
 採樣的頻率除了必須依據網站流量進行適
當的調整外，對於不同的應用時機也必須
隨之改變。例如當日常收集時可以採用較
低的比例，但是如果要追蹤特定的問題時，
就可以暫時提高取樣的頻率，以便"近距離"
觀察。

33.  PHP 之類的腳本語言 (Scripting
Language)，在每次執行前都必須經過比編
譯語言更多的程序。透過 opcode 快取的
方式，可以大幅減少腳本程式解析所需的
時間。
 透過實際觀察線上環境的效能數據，可以
讓我們發現一些設定錯誤或網站成長所造
成的效能瓶頸。
 解決效能問題是一連串不斷的改進，解決
了一個，還有下一個更困難的正在等著呢。

34. 歡迎指教
cyril.hcwang@gmail.com