Pourquoi apprendre PHP en 2024 et comprendre son fonctionnement réel

Qu’est-ce que PHP ?

PHP, qui signifie PHHypertext Preprocessor, est un langage de scripts conçu pour le développement d’applications Web.

Sa mascotte est un éléphant, car les lettres PHP ressemblent à un … éléphant !

C’est un langage très accessible qui permet de commencer à développer des applications simples en quelques minutes.

Il est généralement perçu comme un langage pour les débutants en programmation Web car il est bien plus simple que les autres.

L’histoire de PHP

Pour comprendre PHP il faut comprendre comment fonctionnait le Web et les premiers sites Internet.

Les premiers sites Web étaient totalement statiques. Les serveurs Web ne faisaient qu’envoyer des fichiers HTML, CSS et éventuellement JavaScript au navigateur qui les interprétait pour rendre la page.

Les serveurs Web n’effectuaient aucune autre tâche que d’envoyer des fichiers statiques lorsqu’ils recevaient des requêtes HTTP.

Une seconde génération de sites, devenus un peu dynamiques, utilisaient le langage C puis Perl pour générer dynamiquement du contenu HTML en fonction des requêtes et de données externes. Il a donc fallu inventer un moyen pour faire communiquer ces programmes et le serveur Web qui recevait la requête HTTP. C’est ce qui a donné lieu au protocole CGI en 1993 (nous l’expliquerons dans la leçon suivante).

A mesure que le les sites devenaient plus dynamiques, d’autres langages plus spécifiques ont fait leur apparition dont PHP en 1994.PHP permet ainsi de mixer du code HTML et du code PHP améliorant grandement la productivité.

Créé par Rasmus Lerdorf en 1994, PHP était à l’origine une librairie en C qui servait à garder une trace de toutes les personnes qui consultaient son CV sur son site personnel.

Il a continué à développer sa librairie et a fini par obtenir un ensemble de fonctionnalités (connexion à des bases de données, gestion des formulaires etc). Il a donc décidé de publier son code en 1995 sous le nom Personal Home Page Tools/Form Interpreter (PHP/FI).

Deux étudiants, Andi Gutmans et Zeev Suraski ont amélioré la librairie (PHP3) et ont réécrit le moteur interne de PHP (PHP4) leur donnant ainsi leur nom : Zend Engine (soit les deux premières lettres du prénom Zeev et les deux avant-dernières du prénom Andi).

Après que son utilisation ait explosé, des entreprises comme Facebook ou Yahoo se mirent à l’utiliser pour créer leurs plateformes.

Le volume de requêtes à traiter étant bien supérieur aux petits sites personnels, Facebook a développé un ensemble d’outils pour améliorer les performances de PHP. D’abord, HipHop for PHP et HPHPc pour compiler le code source PHP en C++ optimisé, puis HHVM qui est une machine virtuelle permettant de compiler le PHP en un langage intermédiaire (bytecode) et de l’exécuter à la volée.

En réaction, la version 7 de PHP a été développée avec une nouvelle version de son moteur interne en 2015. Les performances ont été drastiquement améliorées par rapport à PHP5 et les benchmarks montrent des performances au moins égales, (et parfois supérieures), à HHVM.

Les résultats sont impressionnants, avec plus de 2 fois moins de ressources utilisées, pour deux fois plus de performances.

Voici par exemple, les tests réalisés par l’équipe PHP pendant le développement de PHP7, au fur et à mesure de leurs progrès :

Légende : tests du nombre d’instructions et du temps nécessaire pour 100 requêtes sur la page d’accueil Wordpress au fur et à mesure du développement de PHP7.

D’autres améliorations des performances notables ont été la version 7.4 avec la possibilité de pré-charger tout le code PHP, augmentant les performances au démarrage et la version 8 avec l’introduction de la compilation à la volée (JIT ou Just-in-time compilation).

Utilisation du PHP

Si PHP, étant un langage de scripts, peut être utilisé pour toutes ces utilisations : scripts, traitements d’images, de fichiers audios ou vidéos etc, son utilisation première, et son objectif, est de créer des sites Web.

PHP est le langage le plus utilisé par les sites Web :

Environ 80% des sites disponibles sur le Web l’utilisent en 2021.

Des sites connus utilisant PHP sont Wikipédia, Tumblr et Etsy.

PHP pour le Web : modèle client / serveur

Nous allons voir ensemble l’utilisation du PHP dans le contexte du Web.

Les étapes sont toujours les mêmes, bien que certaines modalités ont évolué suivant l’apparition de nouvelles technologies, comme nous le verrons dans la leçon suivante.

Premièrement, un client envoie une requête HTTP à un serveur. Un client est un navigateur Web (Chrome, Firefox, Safari etc), sur un appareil (ordinateur, mobile, tablette, smart TV etc).

Deuxièmement, le serveur Web reçoit cette requête. Un serveur Web est situé sur un serveur physique, qui est une machine tournant en continu et connectée au réseau Internet. Un serveur Web est est un programme conçu pour recevoir des requêtes HTTP et y répondre. Les trois plus utilisés avec PHP sont Apache, Nginx et Lighttpd mais il en existe de nombreux autres.

Ensuite, le serveur Web transmet les données de la requête à un interpréteur PHP. Il y a plusieurs possibilités : soit en utilisant une interface CGI, soit une interface FastCGI, soit directement à un module interne du serveur Web contenant l’interpréteur. Nous détaillerons ces possibilités dans la leçon suivante.

Enfin, l’interpréteur PHP va charger un ou plusieurs scripts PHP correspondant à la requête. Ces scripts vont utiliser les données de la requête, et le plus souvent des données externes (base de données, fichiers ou toute autre source), pour générer dynamiquement du contenu HTML qui sera retourné par le serveur Web au client.

Écosystème PHP

Nous allons maintenant survoler l'écosystème de PHP pour vous donner une idée des principaux outils.

Les éditeurs de code

PhpStorm est l'éditeur de code le plus utilisé pour PHP. C’est un éditeur offrant énormément de fonctionnalités (vérification du code, navigation intelligente, autocomplétion, refactorisation, débogage etc). Cet éditeur nécessite une licence (environ 200€ la première année, 160€ la seconde et 120€ les suivantes).

Visual Studio Code est l'éditeur de code le plus utilisé au monde. Il n’est pas spécifique à PHP mais plusieurs extensions permettent de bénéficier de nombreuses fonctionnalités retrouvées dans PhpStorm. L’avantage est qu’il est gratuit et Open Source, c’est pour cette raison que nous l’utiliserons dans notre formation.

Les CMS

Les CMS (content management system) sont des systèmes de gestion de contenu.

Ce sont des logiciels permettant la création de sites Web sans avoir à les développer mais simplement à les configurer.

Le plus connu et le plus utilisé est Wordpress qui est utilisé par environ 40% des sites internet dans le monde.

Il existe plusieurs centaines de CMS comme Joomla, Drupal, PrestaShop, Magento etc.

En tant que développeur, vous n’utiliserez pas de CMS sauf pour développer ou modifier des plugins.

Les frameworks

Un framework est un ensemble de bibliothèques et d’outils permettant d'architecturer un projet et d’augmenter la productivité des développeurs.

Les principaux avantages sont d’avoir beaucoup moins de code à écrire (plein de fonctionnalités sont déjà codées de manière optimisées), d’avoir un cadre solide pour travailler à plusieurs grâce à une architecture recommandée (chaque développeur ne fait pas son architecture dans son coin au risque d’avoir de graves problèmes de maintenabilité) et d’avoir une meilleure sécurité (de nombreuses configurations empêchant diverses attaques sont déjà incluses).

Il existe environ 40 frameworks PHP.

Les trois principaux frameworks PHP sont Symfony (2005), Laravel (2011) et CodeIgniter (2006).

Des sites connus utilisant le framework Symfony sont Blablacar, Spotify, Vogue, PrestaShoet Dailymotion.

Gestionnaire et répertoire de dépendances

Composer est le principal gestionnaire de dépendances (aussi appelés packages ou paquets) pour PHP. Il permet de gérer toutes les installations et toutes les mises à jour des librairies utilisées par votre projet.

Packagist principal répertoire pour Composer. Il contient des milliers de librairies utilisables (appelés packages).

Nous verrons le très riche écosystème au fur et à mesure de nos besoins, et étudierons de nombreuses librairies pour le rendu (twig, blade), les tests (PHPUnit), la gestion de modèles (Doctrine, Eloquent) etc.

L’évolution de l’exécution du PHP sur un serveur

Il y a de nombreux moyens d’exécuter du PHP sur un serveur.

Nous allons étudier les principaux, dans une approche historique.

La Common Gateway Interface (CGI)

CGI est une interface normalisée (c’est-à-dire qu’il existe des spécifications officielles, appelées RFC), utilisée par les serveurs Web pour exécuter un programme spécifique lorsqu’ils reçoivent une requête HTTP.

Autrement dit, au lieu de directement retourner du HTML, du CSS et des images par exemple, CGI permet au serveur de demander à un programme de générer du contenu dynamiquement puis de le retourner.

CGI est totalement indépendant du langage de programmation utilisé comme interpréteur, cette interface est utilisable en C, Python, PHP, Java ou tout autre langage pouvant tourner sur un serveur.

L’inconvénient de CGI est qu’il faut lancer un nouveau processus (voir le cours Linux si vous voulez en apprendre plus sur les processus) pour chaque requête HTTP.

Chaque requête HTTP lance une instance de CGI qui va ensuite appeler le programme à exécuter pour générer le contenu dynamique, à savoir PHP.

Tous les modules PHP et les configurations (notamment le fichier d’initialisation php.ini) doivent être chargés à chaque requête.

Cela conduit à de très mauvaises performances, qui empire si un nombre relativement important de requêtes doivent être traitées.

Cette technologie a permis la première génération de sites dynamiques. Elle est aujourd’hui très fortement déconseillée, au vu de ses performances déplorables.

Les modules serveurs

mod_phest un module pour le serveur Apache. PHP est intégré directement dans la partie serveur Web. C’est d’ailleurs d’où vient son nom, qui signifie “PHP en tant que module”.

Contrairement aux interfaces CGI, il n’y a pas d’autres processus ni de protocole de communication entre l’interpréteur PHP et le serveur Web. Tout est géré par le processus Apache qui contient dans un module l’interpréteur PHP.

La plupart des benchmarks montrent une performances entre 300% à 500% plus rapide qu’en utilisant l’interface CGI.

L’évolution FastCGI

Une évolution de la technologie CGI, appelée FastCGI a fait son apparition et permet de remédier aux problèmes de performance initiaux.

Une seule instance de l’interpréteur PHP, avec tous les modules et les configurations est chargée. Vous pouvez le voir comme une sorte de serveur.

Elle ne reçoit que les fichiers PHP à traiter suivant la requête. Ainsi, les ressources (RAM, disque, CPU) peuvent être réutilisées pour toutes les requêtes HTTP, elles sont partagées et elles ne sont plus dédiées à chaque requête.

L’implémentation la plus connue de ce protocole, pour PHP, est PHP-FPM qui signifie PHP - FastCGI Process Manager. Il permet d’utiliser le protocole FastCGI pour la communication entre un serveur Web et PHP. Sa première version est sortie en 2004.

Depuis 2010, PHP-FPM est intégré à la base de code PHP.

Le serveur Web communique avec PHP-FPM, soit directement (en utilisant NGINX), soit avec un module spécifique pour Apache (comme par exemple mod_fcgid, mod_fastcgi, proxy_fcgi, mpm_event etc).

PHP-FPM est un service, c’est-à-dire un processus exécuté en arrière plan, qui va gérer des processus enfants. Ces processus enfants vont traiter les requêtes passées par le serveur Web.

L’approche la plus moderne avec l’apparition de NGINX

Apache n’est plus tout jeune. Cette technologie de serveur Web date de 1995.

Son modèle est que chaque connexion est gérée par un processus distinct. Cela entraîne que pour 100 connexions, il faut 100 processus qui consomment chacun de la mémoire.

Cela provoque également de très nombreuses failles de sécurité (recherchez des vidéos youtube sur les attaques slowlorris, slowhttprequest, apache DDoS etc si vous êtes intéressé).

NGINX a été créé spécifiquement en 2002 pour “pour répondre aux limitations de performance des serveurs Web Apache”.

Son modèle est event driven, c’est-à-dire orienté événement. Un même processus peut gérer plusieurs milliers de connexions simultanées.

L’utilisation d’NGINX a complètement explosé, par exemple pour le directeur des services d’information de Salesforce, Chris Lea :

“Apache est comme Microsoft Word. Il a un million d’options mais vous n’en avez besoin que de 6. NGINX fait 6 choses, il fait 5 d’entre elles 50 fois mieux qu’Apache”.

Aujourd’hui Apache (25%) s’est complètement effondré au profit d’NGINX (35%), et cela continuera dans les années à venir :

C’est encore plus vrai si l’on considère les 1000 sites les plus fréquentés au monde, 47.6% pour NGINX contre 17.6% pour Apache :

Enfin, ce changement se fait également car le Web a énormément évolué : adoption de l’architecture en microservices, protocole REST, WebSockets, conteneurisation, livraison continue (CI / CD) etc.

NGINX est plus apte à adopter le Web moderne de part son architecture.

D’ailleurs, le plus grand utilisateur de PHP au monde, à savoir Wordpress, utilise uniquement NGINX et a totalement abandonné Apache. Ils utilisent plus de 1000 serveurs avec 36 load balancers NGINX et bien sûr, uniquement PHP-FPM. Ils utilisent NGINX également pour servir tous les fichiers statiques et dynamiques.

Aujourd’hui on utilise donc la combinaison NGINX / PHP-FPM pour servir ses applications PHP en production :

Le fonctionnement bas niveau du PHP

Nous avons vu les différentes manières d’exécuter l’interpréteur PHP sur un serveur et quel serveur Web utiliser. Nous allons maintenant passer à l’interpréteur en lui-même.

Voici un excellent schéma d'un blog iranien résumant ce que fait l’interpréteur PHP :

Le moteur PHP va d’abord charger le ou les scripts nécessaires contenant du code PHP en mémoire.

Il va ensuite effectuer une tokenization : c’est-à-dire lire le code PHP et le découper en unités utilisables par un programme. Par exemple, <?php va être transformé en T_OPEN_TAG. Vous pouvez retrouver tous les tokens à cette adresse.

L’étape suivante est le parsing : les tokens sont lus et organisés en une structure en arbre appelée AST (Abstract syntax tree). Cela permet d’organiser les tokens en une succession d'opérations logiques.

L’étape suivante est la compilation : l’AST est transformé en code exécutable par la machine virtuelle Zend VM. On appelle cela l’Opcode, pour code opération, c’est-à-dire des instructions en langage machine qui spécifient les opérations à effectuer.

Cet Opcode est mis en cache pour ne pas devoir à chaque fois effectuer toutes les opérations précédentes pour chaque fichier PHP. Le code est ainsi compilé qu’une seule fois.

Il est à noter que depuis la version 7.4 de PHP il est possible de précharger tous ses scripts PHP dans le moteur PHP.

Ils seront alors tous mis en opcache et tous les symboles (fonctions, classes etc) seront disponibles pour toutes les requêtes à venir sans avoir à effectuer les opérations précédentes.

Les architectures communes

Vous retrouverez souvent plusieurs architectures historiques, organisée avec un système d’exploitation, un langage serveur et un système de gestion de base de données (SGBD).

L’architecture LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP) est l’architecture la plus commune. Elle utilise une distribution Linux, le serveur Web Apache, le SGBD MySQL et l'interpréteur PHP. Les variantes sont WAMP pour Windows et MAMP pour MacOS.

Un autre exemple est le logiciel XAMPP qui installe et gère Apache MySQL Perl PHP pour le développement local. Son usage ayant toujours été réservé aux tests et non à la production.

Ces architectures, bien qu’encore communes, sont dépassées pour de nombreuses raisons, mais la principale est qu’Apache est en forte perte de vitesse au profit de NGINX.

En outre, les bases de données se sont multipliées et même si MySQL reste très utilisé, de nombreuses alternatives sont en forte croissance : par exemple PostgreSQL ou MariaDB pour du relationnel, ou MongoDB pour du NoSQL.

Dans notre formation nous apprendrons comment installer PHP pour exécuter des scripts en ligne commande : https://dyma.fr/formations/php

Nous apprendrons également comment installer un environnement de test pour son application Web, et enfin nous verrons comment mettre une application en production.