がんばれ PHP Fiber - Speaker Deck

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がんばれPHP FIBER がんばれPHP FIBER いがらしいがらし

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話すこと話すこと Fiberの紹介

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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

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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

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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

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PHP RFC: Fiber https://wiki.php.net/rfc/fiber

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何ができる︖ 何ができる︖

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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"

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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

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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

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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

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No content

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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）

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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

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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

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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

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ASYNC/AWAIT? ASYNC/AWAIT? async/await欲しいよね https://github.com/fiberphp/fiber-ext/issues/10

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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

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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

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$f = new Fiber(function () { return array_map(function ($i) { return Fiber::yield($i); // 例外飛ばす }, ['a', 'b']); });

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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

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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

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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

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解決策を緩く募集

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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︕

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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

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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

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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︕

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動作原理動作原理

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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︕

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PHPではもう⼀⼯夫要る

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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おしまいおしまい