Perchè non implementi un sistema di cache come questo:

1. Leggi il file XML
2. Salvi una versione serializzata dell'oggetto di manipolazione dei dati XML oppure un array con i suoi contenuti in una variabile
3. Al punto 1 inserisci un IF per leggere il file serializzato al posto dell'XML.

In questo modo aumenti le performance eliminando il grosso dell'elaborazione XML.

In ogni caso, ricordati che in PHP non esistono variabili globali a livello application come quelle di ASP. Le variabili globali (es. $GLOBALS) "nascono e muoiono" ad ogni richiesta HTTP.