PHP 高性能张量计算扩展库 PHP-ORT

Tinywan

发布于 2025-10-20 17:18:19

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简介

PHP-ORT 是一个创新的 PHP 扩展，旨在为 PHP 生态系统引入高性能张量计算。由 Joe Watkins（krakjoe）开发，该扩展托管在 GitHub - krakjoe/ort，使开发者能够以卓越的效率执行复杂的张量数学运算。PHP-ORT 还可选集成微软的 ONNX Runtime，以支持高效的机器学习模型执行。

什么是 PHP-ORT？

PHP-ORT（Oh Really, Tensors?）是一个 PHP 扩展，为张量计算提供了一个强大的框架。张量是多维数组，广泛应用于科学计算和机器学习领域。PHP-ORT 通过 SIMD（单指令多数据）加速和多核并行处理，优化了张量操作，支持包括元素级计算、线性代数函数和归约运算等多种数学操作，适用于多种应用场景。

主要特性

高性能数学计算：利用 SIMD 指令（AVX2、SSE4.1、SSE2），性能提升最高可达 8 倍。
多核并行：自动将工作负载分配到 CPU 核心上，以优化性能。
全面的类型支持：支持九种数据类型，并具备自动类型提升功能。
内存高效：使用引用计数的张量和零拷贝切片，最大限度减少内存开销。
ONNX 集成：可选支持微软 ONNX Runtime，实现高效的机器学习模型加载和推理。

安装

安装 PHP-ORT 需要 PHP 7.4+ 或 8.0+、兼容的编译器（GCC 4.8+ 或 Clang 3.8+）以及至少支持 SSE2 的 CPU（推荐使用支持 AVX2 的 CPU 以获得最佳性能）。以下是安装步骤：

基本安装：

phpize
./configure --enable-ort
make
sudo make install

启用扩展：在 php.ini 文件中添加以下行：

extension=ort.so

可选 ONNX Runtime 集成：若需机器学习功能，可安装 ONNX Runtime 并配置 PHP-ORT：

wget https://github.com/microsoft/onnxruntime/releases/download/v1.22.0/onnxruntime-linux-x64-1.22.0.tgz
tar -C /usr/local -xvf onnxruntime-linux-x64-1.22.0.tgz --strip-components 1
phpize
./configure --with-ort-onnx=/usr/local --enable-ort
make
sudo make install

“注意：请始终使用微软官方提供的 ONNX Runtime 版本，以避免兼容性问题。

基本使用示例

PHP-ORT 使张量操作变得直观。以下是一个简单的矩阵乘法和元素级操作示例：

use ORT\Tensor\Transient;
useORT\Math;

// 创建两个 1000x1000 的浮点张量
$a = new Transient([1000, 1000], $matrix_data, ORT\Tensor::FLOAT);
$b = new Transient([1000, 1000], $matrix_data, ORT\Tensor::FLOAT);

// 执行矩阵乘法
$result = Math\matmul($a, $b);

// 元素级加法和标量乘法
$sum = Math\add($a, $b);
$scaled = Math\multiply($a, 2.5);

// 计算归约
$total = Math\reduce\tensor\sum($a); // 所有元素之和
$row_sums = Math\reduce\axis\sum($a, 1); // 沿轴 1 求和

此代码展示了如何创建张量、执行矩阵乘法以及进行元素级操作和归约运算。

性能亮点

PHP-ORT 专为速度和效率设计：

SIMD 加速：通过 AVX2 向量化，性能提升最高可达 8 倍。
多核扩展：自动利用所有可用 CPU 核心。
内存优化：采用对齐的内存分配和零拷贝切片，减少开销。

检查系统配置的代码：

echo "后端: " . (ORT\Math\backend() ?: "标量") . "\n";
echo "核心数: " . ORT\Math\cores() . "\n";

为什么选择 PHP-ORT？

PHP-ORT 将 PHP 的简洁性与高性能计算需求相结合，特别适合以下场景：

机器学习：在 PHP 中直接运行 ONNX 模型进行推理。
科学计算：执行复杂的张量运算，用于模拟或数据分析。
数据处理：以优化的数学操作处理大型数据集。

配置和定制

PHP-ORT 提供灵活的配置选项：

环境变量：设置 ORT_SCALE_CORES 以控制线程池大小（默认为 CPU 核心数）。
构建选项：
- --enable-ort-backend：启用 SIMD 优化（默认）。
- --disable-ort-avx2 或 --disable-ort-sse41：回退到较低级的 SIMD 指令。
- --enable-ort-neon：适用于 ARMv8 架构。
- --with-ort-onnx：启用 ONNX Runtime 集成。