RoadRunnerの世界〜 Yet Another Alt PHP-FPM

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for PHPカンファレンス沖縄2021 RoadRunnerの世界　　　　　～ Yet Another Alt PHP-FPM 2021年5月29日 (土) 株式会社Nextat 中榮健二 Nextat Inc. 1

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自己紹介 from 京都 - 中榮健二（なかえけんじ） - twitter: @n_1215　 - 株式会社Nextat 取締役 - Laravel中心にECサイトやシステム開発 - 最近はFaaS+TSを使ったりUnityを使ったりPHP以外の仕事も増加 Nextat Inc. 2

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発表概要 1. Alt PHP-FPMとは 2. RoadRunnerとは 3. RoadRunnerの設計思想 4. Get Started with RoadRunner 5. フレームワークインテグレーション 6. 利用上のハマりどころ 7. まとめ Nextat Inc. 3

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1. Alt PHP-FPMとは Nextat Inc. 4

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1-1. 従来のPHP製Webアプリケーションの実行方式　　　 PHP-FPM (FastCGI Process Manager) NginxなどのWebサーバと併用 Apache HTTP Server mod_php、mod_cgi etc. PHP-FPMとの併用も可 Nextat Inc. 5

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従来のPHP製 Webアプリケーション１つのHTTPリクエストごとに状態をリセット毎回初期化処理を実行する Nextat Inc. 6

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1-2. 従来のPHPのトレードオフメリットメモリリークを気にしなくて良い HTTPリクエストをまたぐ状態を気にしなくて良いデメリット毎回初期化するオーバーヘッドとはいえ大抵の場合に充分なパフォーマンスは出せる OPCache、Preloading、JIT HTTPサーバを別途用意する必要がある PHPだけでHTTP Serverにはなれない WebSocket Server、gRPC Serverなど長時間実行が必要な用途に向かない Nextat Inc. 7

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1-3. Alt PHP-FPM 従来のPHPとは異なる実行方式を持つ新興のHTTP・アプリケーションサーバを本資料では Alt PHP-FPM と呼称 Swoole ReactPHP Amp PHP-PM (PHP Process Manager) ※ ApacheやLighttpdやIISのことも忘れてませんが、一旦置いておいてください Nextat Inc. 8

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Swoole https://www.swoole.co.uk/ コルーチンベースの非同期並行実行ライブラリ(PHP拡張/C言語) PHPのコードでHTTPサーバやWebSocketサーバを実装することが可能 Coroutine、Fiber API 中華圏での採用実績対応フレームワーク多数 Nextat Inc. 9

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ReactPHP https://reactphp.org/ PHPのイベント駆動プログラミングのライブラリ HTTPサーバやWebSocketサーバが実装可能 EventLoop、Promise、Stream イベントループはNode.jsと同じReactorパターンを利用 Nextat Inc. 10

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PHP-PM (PHP Process Manager) https://github.com/php-pm/php-pm PHPアプリケーションのプロセスマネージャ、ロードバランサベースにReactPHPを利用子プロセスでPHPをWorkerとして動かす Symfony/Laravelなどに対応 Nextat Inc. 11

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Amp https://amphp.org/ イベント駆動な並行処理のフレームワーク Event Loop、Promise、Coroutine、Stream PHPのコードでHTTPサーバを実装可能。HTTP/2対応 Streaming対応gRPCサーバも実装できそう（過去の発表でお世話になった） Nextat Inc. 12

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HTTPサーバの例（React) https://reactphp.org/ $loop = React\EventLoop\Factory::create(); $server = new React\Http\Server( $loop, function (Psr\Http\Message\ServerRequestInterface $request) { return new React\Http\Message\Response( 200, ['Content-Type' => 'text/plain'], "Hello World!\n" ); } ); $socket = new React\Socket\Server(8080, $loop); $server->listen($socket); $loop->run(); Nextat Inc. 13

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毎回の初期化処理を省略できる Nextat Inc. 14

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2. RoadRunner https://roadrunner.dev/ Nextat Inc. 15

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RoadRunner 　　　 https://roadrunner.dev/ 2018年リリース Golang製のPHPアプリケーションサーバ開発元は Spiral Scout 、開発者は Anton Titov 氏 Nextat Inc. 17

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前面のGoサーバがリクエストを受け付け、PHPのWorkerに振る構成　 https://roadrunner.dev/docs/intro-about より Nextat Inc. 18

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特徴ワンバイナリでクロスプラットフォームで動く HTTPサーバ（HTTP/2対応、静的ファイル配信可） gRPCサーバ（今の所PHPで書けるのはUnary RPCのみ） FastCGIにも対応 PHP拡張なしで利用できる Goによるカスタマイズが可能 PHPからGoのサービスへのRPCが可能 PHPのWorkerはPSR-7に標準対応プラグインで機能拡張可能 Nextat Inc. 19

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パフォーマンス https://roadrunner.dev/features より注1: RoadRunnerが目立つが、NGINX Unitの性能も凄いのでは注2: Swooleが入っていないがSwooleのほうが速いだろうとのこと参考： https://youtu.be/mj6d-IGzSYE?t=2335 Nextat Inc. 20

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3. RoadRunnerの設計思想従来の実行方式との違いと他のAlt PHP-FPMとの比較 Nextat Inc. 21

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ブログ記事： PHP is meant to die (2013/04) https://software-gunslinger.tumblr.com/post/47131406821/php-is-meant-to- die Nextat Inc. 22

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Software Gunslinger - PHP is meant to die 著者はPHP4の頃から10年以上の経験を持つPHP開発者 PHPという言語が滅ぶべくして滅ぶ、という話ではない PHPは実行がすぐ終わる（= die）ことを前提に設計されている合わない使い方はするなよ、という話 WebSocketやキューワーカーのためにバックグラウンドでのコード実行したいだが、PHPをデーモン化する（Summon the daemons）とメモリリークなど問題発生 Python + Flask + Supervisor + Gunicornの構成に感銘を受けたらしい Nextat Inc. 23

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Software Gunslinger - PHP is meant to die, continued 前記事の補足記事（現時点では）継続的に実行させるプロセスにPHPは向いていない、という主旨 ReactPHPの検証メモリーリークの問題、安定性の問題 ReactをWorkerで実行する方法なら望みはあるかも、という事も書いてある Nextat Inc. 24

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Can a long-living php application be pragmatic? Nextat Inc. 25

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RoadRunnerの開発者 https://github.com/wolfy-j Anton Titov 氏 (a.k.a Wolfy-J) Spiral Scout CTO・共同創業者。Twitter @lachezis 日本語Tweetにも「それRoadRunnerで出来るよ」とリプをくれるナイスガイ RoadRunnerに関するツイートは全て補足されている模様本資料の大半は氏の発表資料、動画を参考にしています Nextat Inc. 26

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PHPアプリケーションの高速化という課題初期化を前倒ししたいライフサイクルの長いPHPスクリプトの実行が必要 Nextat Inc. 27

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既存のAlt PHP-FPMの比較と考察 RoadRunner （スライド・ロシア語） https://docs.google.com/presentation/d/1YnymGamkustDeujhTJhyTN h9_UtayV7quzF-4H3W0tU PHPKonf 2020 - Anton Titov: Designing hybrid Go/PHP applications using RoadRunner（動画・英語） https://www.youtube.com/watch?v=mj6d-IGzSYE Nextat Inc. 28

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既存の有力な選択肢のアプローチは二種類ノンブロッキングシングルプロセスで多重リクエストを処理メモリ消費量の低減コンテキストスイッチによるオーバーヘッドなし Reactorパターンコールバック地獄になるが、Promiseなどで解消既存のPHPのノンブロッキングではないライブラリとの相性が良くない ex) Node.js、EventMachine(Ruby)、Twisted(Python) Nextat Inc. 29

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ブロッキングマルチプロセス既存のライブラリ、SPLを普通に使えるメモリリークの可能性コンテキストスイッチやプロセス間通信のコスト Nextat Inc. 30

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既存の選択肢 ReactPHP ノンブロッキング Promise すぐに使える、大規模コミュニティ、PHPで書かれているサーバとアプリケーションが同じPHPのプロセス Nextat Inc. 31

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Swoole ノンブロッキング 2系からコルーチンコルーチン、超高速、大規模コミュニティ（中華圏）サーバとアプリケーションが同じPHPのプロセス、Windows非対応 Nextat Inc. 32

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Amp ノンブロッキング Promise, コルーチンすぐに使える、PHPで書かれているサーバとアプリケーションが同じPHPのプロセス Nextat Inc. 33

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PHP PM ブロッキングマルチプロセスすぐに使える、コミュニティ、サーバとアプリケーションが別プロセス遅い、メモリリーク、Windows非対応 Nextat Inc. 34

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既存の選択肢では求める条件に合わなかったサーバ自体のプロセスはPHPではないほうが良い既存のライブラリやFWをそのまま使いたいどこでも動くハイパフォーマンス Nextat Inc. 35

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新しいアプリケーションサーバを作る目標既存の数あるFWとの互換性サーバプロセスとPHP Workerが別プロセスハイパフォーマンス、安定性、エラーハンドリング PHPをビルディングブロックとして使うためのHTTPサーバ以上のなにかどこでも動くアーキテクチャを最小のオーバヘッドで用意に拡張 Nextat Inc. 36

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サーバプロセスの選択 Golang Spiral Scoutは2016年頃Golangを開発スタックに導入した高速なアプリケーションが設計可能であると実感軽量な並行処理の道具立て goroutine: ユーザ空間で動く軽量スレッド channel: マルチスレッドだが直接のメモリアクセスを行わないことを推奨 Nextat Inc. 37

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PHPとのGoのプロセス間通信の選択肢既存のもの素晴らしいライブラリ deuill/go-php がすでにあったが合わなかった PHPのカスタムビルドが必要。設定が難しい共有メモリ OS依存ポテンシャルは高いが扱いが難しいソケット/パイプを介したバイナリストリームによる通信古典的で実績のあるアプローチこちらを採用 Nextat Inc. 38

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Goridge https://github.com/spiral/goridge Pipe、UNIX/TCP Socketで動作小さいオーバーヘッド PHP側に追加の拡張は不要副産物として、PHPからRPCでGoのサービスを呼び出すことが可能になった Nextat Inc. 39

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Goridgeの実装に利用されたパッケージ Golang バイナリの扱い: encoding/binary 標準入出力: io UNIX, TCP: net PHP バイナリの扱い: pack(), unpack() 標準入出力: 組込みのストリーム Unix, TCP: 組込みのソケット Nextat Inc. 40

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HTTPスタック Goの net/http のHTTPリクエストをPHPに渡す際に PSR-7 のリクエストに変換プロセスマネージャ、ロードバランサ時間の都合で割愛詳細は前述のPHPKonf 2020の動画を参照 Nextat Inc. 41

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ブログ記事: PHP was never meant to die https://spiralscout.com/blog/php-was-never-meant-to-die PHP is meant to die に対するアンサーを意識した題名従来のPHPの課題と非効率性既存のAlt PHP-FPMの選択肢への不満 RoadRunnerの設計の概要負荷がスパイクする環境のNginx、PHP-FPMをRoadRunnerに置換 502エラーを解消し、サーバを３分の２に減らせた Nextat Inc. 42

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4. Get Started with RoadRunner Nextat Inc. 43

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インストール $ composer require spiral/roadrunner:v2.0 nyholm/psr7 $ ./vendor/bin/rr get-binary $ chmod 744 rr 現在の最新版は 2.2.1 requires PHP >= 7.4 PSR-7の実装パッケージが必要（ここでは nyholm/psr7） 1系ではLaminas(Zend) Diactorosに依存していたが取り除かれた Composerでインストールし、コマンドを使ってバイナリをDL ※ DL時にサンプルの設定ファイルを生成するかどうか尋ねられるがNoで良い Nextat Inc. 44

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設定ファイル　.rr.yaml rpc: listen: tcp://127.0.0.1:6001 server: command: "php worker.php" http: address: "0.0.0.0:8080" pool: num_workers: 4 https://roadrunner.dev/docs/intro-config の最小構成を参照 Nextat Inc. 45

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PHP Worker のエントリポイント worker.php waitRequest()) { try { $rsp = new Psr7\Response(); $rsp->getBody()->write('Hello world!'); $worker->respond($rsp); } catch (\Throwable $e) { $worker->getWorker()->error((string)$e); } } Nextat Inc. 46

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サーバを起動ディレクトリ構成起動コマンド $ ./rr serve http://localhost:8080 にアクセスするとHello, world！が表示される Nextat Inc. 47

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おまけ： Docker環境 Spiral ScoutのRoadRunnerのDockerイメージ https://hub.docker.com/r/spiralscout/roadrunner ローカル開発用のDocker環境スケルトン（手前味噌ですが） https://github.com/n1215/roadrunner-docker-skeleton Docker ComposeとBashが必要 $ git clone https://github.com/n1215/roadrunner-docker-skeleton.git your_app $ cd your_app $ ./task init $ ./task up Nextat Inc. 48

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5. フレームワークインテグレーション Nextat Inc. 49

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多くのFWに対応（サードパーティ多め） CakePHP https://github.com/CakeDC/cakephp-roadrunner Laminas Mezzio https://github.com/bcremer/roadrunner-mezzio- integration Laravel https://github.com/spiral/roadrunner-laravel Slim https://github.com/tanakahisateru/rr-slim Symfony https://github.com/baldinof/roadrunner-bundle Symlex https://github.com/symlex/symlex Yii https://forum.yiiframework.com/t/using-roadrunner-as-a- server/127060 PSR-7を使っているものだと接続が簡単 Symfony HTTP Foundation系列はPSR-7ブリッジを併用 Nextat Inc. 50

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Laravel Octane https://github.com/laravel/octane Laravel公式のパッケージ高性能なアプリケーションサーバでパフォーマンスを向上 Swoole または RoadRunner この機会にRoadRunnerも流行って欲しい今現在はSwoole限定の機能が多い？ Swoole Tables を使ったキャッシュなど Nextat Inc. 51

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Spiral Framework https://spiral.dev/ Spiral Scout謹製。RoadRunner前提のFW ControllerやHTTP層の処理自体は他のFWとほぼ変わらず注目すべきコンポーネント（独断） Cycle ORM: DoctrineライクなORM ジョブキュー: 開発用にはRoadRunner単体で利用できる WebSocket Temporal 連携: ワークフローエンジン Nextat Inc. 52

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Goで書けるならGoで拡張していこうというスタイル重いHTTP MiddlewareをGo側に移す JWTの検証 Goのライブラリを使って書いたサービスをPHPからRPCで使う Goridgeの恩恵 Goで書いた場合はRoadRunnerの自前ビルドが必要になる Nextat Inc. 53

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6. 利用上のハマりどころ Nextat Inc. 54

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(1) メモリリーク RoadRunnerは利用メモリが多くなったWorkerを入れ替える設定も可能だが、当然メモリリークがないほうが良い注意してコードを書くと共に、信頼できるFWやライブラリを使うことも重要 (2) グローバルな状態の汚染 global、static変数の変更が共有される Worker間での状態の共有はないが、Worker内ではリクエストをまたぐログインユーザやセッションがリクエストをまたいで共有される恐怖 DI・サービスコンテナの中身、シングルトン HTTPリクエストやHTTPリクエストから導出されるものはコンテナに保持しないのが簡単もしくはリクエスト毎のスコープでオブジェクトを保持できるようにする Nextat Inc. 55

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(3) リソースのロック開いたリソースをすぐ閉じるのが基本 DBコネクションを監視リクエストをまたぐファイルロックを避けるその他の注意事項はドキュメントを参照 Caveats Production Usage 他のAlt PHP-FPMに比べると少なめな印象 Nextat Inc. 56

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7. まとめ Nextat Inc. 57

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まとめ Alt PHP-FPMはPHPアプリケーションサーバの新潮流初期化の前倒しによってパフォーマンスの向上が見込める PHPの長時間実行により、WebSocketやgRPCサーバの実装も可能 PHP-FPMからの移行先としてRoadRunnerは優しい選択肢の一つ PHP-FPM向けに比較的近い感覚でコードを書くことができる普段のPHP開発よりグローバルな状態やメモリリークへの配慮が必要同じ開発元のSpiral Frameworkを始め、フレームワークとの統合も進む用途があえばぜひ利用してみてください Nextat Inc. 58

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蛇足 gRPCサーバの改善を予定しているようです。期待 ※ 現状PHPだけで書けるのはUnary RPCのみたまに出てくるロシア語はGoogle翻訳などを使って読もう記号にしか見えない (ﾟДﾟ) 英語のほうが素直に変換される Nextat Inc. 59

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参考資料 RuadRunner公式サイト https://roadrunner.dev RoadRunner （スライド・ロシア語） https://docs.google.com/presentation/d/1YnymGamkustDeujhTJhyTN h9_UtayV7quzF-4H3W0tU PHP fwdays 2019 - Anton Tsitou "Designing hybrid Go/PHP applications using RoadRunner"（スライド・ロシア語） https://www.slideshare.net/fwdays/anton-tsitou-designing-hybrid- gophp-applications-using-roadrunner PHPKonf 2020 - Anton Titov: Designing hybrid Go/PHP applications using RoadRunner（動画・英語） https://www.youtube.com/watch?v=mj6d-IGzSYE Nextat Inc. 60

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PR: 開発者を募集しています株式会社Nextat nextat.co.jp 受託開発業務システム、ECサイト、スマホアプリ... 本社は京都ですが、東京・名古屋などリモートワーク実績あり設計の話に付き合ってくれる方大歓迎！ Nextat Inc. 61

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アピールポイント RoadRunnerのサイトに弊社の記事のリンク Nextat Inc. 62

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ご清聴ありがとうございました Nextat Inc. 63