OPcacheとJITコンパイル
バイトコードキャッシュとJITでPHPを高速化します。
「OPcacheとJITコンパイル」はCoddyKit上の無料PHP Academyレッスンです。 これはレッスン3/4です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはPHP Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 PHP Academyコースには全4レッスンが含まれています。
コンパイル結果のキャッシュ
OPcacheはコンパイル済みオペコードを共有メモリに保存し、PHPがリクエストごとに字句解析、構文解析、コンパイルを行わずに済むようにします。さらに、JIT（PHP 8.0以降）はホットなオペコードをネイティブマシンコードにコンパイルします。これらは合わせて、PHPのパフォーマンスを支える中核です。
このレッスンでは、OPcacheの設定、プリロード、JITのチューニングについて学びます。
OPcacheの役割
各ファイルのコンパイル済みop_arrayは、すべてのFPMワーカーが使用する共有メモリセグメントにキャッシュされます。キャッシュにヒットしたリクエストは、オペコードを直接再利用します。OPcacheは、ファイルを初めてコンパイルするときに、オプティマイザ（定数畳み込み、デッドコード削除、オペコード融合）も実行します。
; Core OPcache config (php.ini)
opcache.enable = 1
opcache.memory_consumption = 256 ; MB of shared memory
opcache.interned_strings_buffer = 16 ; MB for interned strings
opcache.max_accelerated_files = 20000 ; cap on cached scriptsタイムスタンプ検証
validate_timestampsは、OPcacheがファイルのmtimeを再確認するかどうかを決定します。開発環境では有効にし、revalidate_freqを短くしてください。本番環境では0に設定してPHPがファイルのstatを行わないようにし、キャッシュをクリアするかイメージを再構築してデプロイしてください。
; Production: never re-stat files
opcache.validate_timestamps = 0
; Development: check every 2 seconds
; opcache.validate_timestamps = 1
; opcache.revalidate_freq = 2キャッシュの確認
opcache_get_status()は、ヒット率、メモリ使用量、キャッシュされたスクリプトを報告します。opcache_get_configuration()では設定を確認できます。ヒット率が低い、または再起動が頻繁に発生する場合は、メモリが少なすぎるか、ファイルが多すぎる可能性があります。
<?php
if (function_exists('opcache_get_status')) {
$s = opcache_get_status(false);
if ($s) {
printf("hits: %d\n", $s['opcache_statistics']['hits']);
printf("misses: %d\n", $s['opcache_statistics']['misses']);
printf("hit %%: %.2f\n", $s['opcache_statistics']['opcache_hit_rate']);
printf("used: %.1f MB\n", $s['memory_usage']['used_memory'] / 1048576);
} else {
echo "OPcache enabled but no status (likely CLI)\n";
}
} else {
echo "OPcache not available\n";
}
?>プリロード
プリロード（PHP 7.4以降）は、サーバー起動時にクラスと関数の集合を1度だけコンパイルし、それらを永続的にメモリに保持します。すべてのリクエストから、オートロードやリクエストごとのリンク処理なしで利用できます。opcache.preloadに、ウォームアップするファイルをrequireするスクリプトを指定してください。
; php.ini
opcache.preload = /app/preload.php
opcache.preload_user = www-dataプリロードスクリプトの作成
プリロードスクリプトはマスタープロセスで実行されます。opcache_compile_file()を使うと、実行せずにクラスを読み込めます。単にrequireすることもできます。フレームワークはプリロードリストを生成します。以下はその形式です。
<?php
// preload.php — runs once at startup
$dir = '/app/src';
$rii = new RecursiveIteratorIterator(
new RecursiveDirectoryIterator($dir)
);
foreach ($rii as $file) {
if ($file->getExtension() === 'php') {
// Compiles + links the class into shared memory
opcache_compile_file($file->getPathname());
}
}
?>JITの登場
オペコードがキャッシュされていても、VMはそれを解釈し続けます。JITはホットなオペコードの連続をネイティブCPU命令にコンパイルし、VMディスパッチのオーバーヘッドを取り除きます。CPU負荷の高い数値計算コードでは大きな効果がありますが、一般的なI/OバウンドのWebアプリでは、CPUではなくDBやネットワークに時間を使うため、効果は控えめです。
JITの設定
JITはOPcache内部で動作するため、OPcacheを有効にする必要があります。opcache.jit_buffer_sizeは生成されたマシンコード用の領域を確保します（0にするとJITは無効になります）。opcache.jitは、起動条件と最適化戦略を制御する4桁のモードです。
; Enable JIT (requires opcache.enable=1)
opcache.jit_buffer_size = 128M
opcache.jit = tracing ; alias for 1254, the common default
; The 4 digits CRTO mean:
; C - CPU optimization flags
; R - register allocation
; T - trigger (when to JIT)
; O - optimization levelトレーシングJITと関数JIT
戦略は2つあります。関数JIT（モード1205）は、最初の呼び出し時に関数全体をコンパイルします。トレーシングJIT（1254、デフォルトのtracingエイリアス）は、実行をプロファイリングしてホットなループやパスをコンパイルします。観測された型に特化するため、より良い結果になることが多く、推奨されるデフォルト設定です。
; Tracing JIT (recommended) — compiles hot traces
opcache.jit = tracing
; Function JIT — compiles entire functions when first called
; opcache.jit = function
; Disable JIT but keep opcode cache
; opcache.jit_buffer_size = 0JITの効果を測定する
JITは、タイトな数値計算ループで威力を発揮します。この自己完結型ベンチマーク（マンデルブロ集合風の内部ループ）は、JITによって実行時間を大幅に短縮できるCPU負荷の高い処理の一例です。jit_buffer_sizeを設定した場合と設定しない場合で実行して比較してください。
<?php
function mandelEscape(float $cr, float $ci, int $max): int {
$zr = 0.0; $zi = 0.0; $n = 0;
while ($n < $max && ($zr * $zr + $zi * $zi) <= 4.0) {
$t = $zr * $zr - $zi * $zi + $cr;
$zi = 2.0 * $zr * $zi + $ci;
$zr = $t;
$n++;
}
return $n;
}
$start = hrtime(true);
$sum = 0;
for ($y = 0; $y < 200; $y++) {
for ($x = 0; $x < 200; $x++) {
$sum += mandelEscape($x / 100 - 2, $y / 100 - 1, 256);
}
}
printf("sum=%d time=%.2f ms\n", $sum, (hrtime(true) - $start) / 1e6);
?>効果を期待できない場合
一般的なリクエストでは、DBにクエリを発行し、テンプレートをレンダリングしてJSONを返すため、CPUは生の算術演算をほとんど行いません。JITの効果は1桁パーセント程度、またはまったくない場合があります。まずはOPcache、プリロード、適切なDB/キャッシュの利用を優先してください。JITのチューニングは、画像処理、数学計算、パーサーなど、計算負荷の高いコードに限定してください。
確認問題
通常のOPcacheキャッシュにはない、プリロードの利点は何ですか？
まとめ
OPcacheはコンパイル済みop_arraysを共有メモリにキャッシュし、オプティマイザも実行します。本番環境ではvalidate_timestamps=0を設定し、memory_consumption/max_accelerated_filesを適切なサイズにしてください。プリロードは、選択したクラスを起動時から常駐させます。JIT（OPcache内部で動作し、jit_buffer_sizeが必要）はホットなコードをネイティブ命令にコンパイルします。CPU負荷の高い数学処理では大きな効果がありますが、I/OバウンドのWebアプリでは効果は小さいです。opcache_get_status()で確認してください。
よくある質問
「OPcacheとJITコンパイル」レッスンは無料ですか？
はい。「OPcacheとJITコンパイル」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し（組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター）、PHP Academyコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 PHP Academyコースには全4レッスンが含まれています。
「OPcacheとJITコンパイル」で何を学びますか？
バイトコードキャッシュとJITでPHPを高速化します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでPHP Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。
PHP Academyを始めるのに経験は必要ですか？
事前経験は必要ありません。CoddyKitのPHP Academyは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン3/4です。
「OPcacheとJITコンパイル」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか？
ほとんどのCoddyKitレッスンは約5～10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。
このPHP Academyレッスンでコードを書いて実行できますか？
はい。すべてのPHP Academyレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。
このコースのすべてのレッスン
- Zend Engineの仕組み
- メモリ管理とガベージコレクション
- OPcacheとJITコンパイル
- Cで基本的なPHP拡張機能を書く