使用并行化策略将Elixir后端服务从120ms降至20ms

许多复杂的应用需要将性能放在第一位,因为 高性能会取悦用户提高搜索引擎排名提高转化率。这篇文章中,会以一个复杂的产品展示页面为例,讲述如何将响应时间从120ms缩减了90%,到20ms。

首先,我们来看一个示例的产品页面,注意到它展示的数据类型。我们使用关系型数据库,所以所有信息都是标准化的,并且在不同的数据表中存储。因此,这个页面的大部分信息是基于商品的ID。为了渲染页面,我们需要通过商品ID查找不同表(这些查询不需要基于上次查询的结果)。我们的初始设计并没有用到ID的标准化结构,并且是顺序查找每张表。

items = Item.by_ids(ids)
seller_ids = Enum.map(items, &(&1.user_id))
user_stats = UserStats.user_stats_map(seller_ids)
favorites = Favorite.favorites_map(seller_ids)
stores = User.stores_map(seller_ids)
# more queries...

Enum.map(items, fn item ->
    %{
      item: item,
      user_stats: Map.get(user_stats, item.selller_id),
      is_favorite: Map.get(favorites, item.id),
      store: Map.get(stores, item.seller_id),
      # more Map.gets
    }
  end
)

这种做法的通常性能不会太糟,但是当其中一个查询比较慢时,其后的查询就会被拖累。在性能测试中我们发现这个endpoint的速度并不令人满意。

为了解决这个问题,我们咨询了 Chris McCord。他给了我们架构上的建议来优化这段代码。我们使用了 Task.Supervisor 来并行的执行这些查询。

首先,我们将 Task.Supervisor添加到 supervision tree 来保证我们能优雅的处理子进程的崩溃和结果。

children = [
  # other children
  supervisor(Task.Supervisor, [[name: TptApi.TaskSupervisor]]),
]
Supervisor.start_link(children, opts)

现在我们就可以自信的使用 Task.Supervisor.async生成进程了,让我们能够并行化原来的查询序列。

items = Item.by_ids(ids)
seller_ids = Enum.map(items, &(&1.user_id))

[]
|> get_user_stats(seller_ids)
|> get_favorites(seller_ids)
|> get_stores_by_user(seller_ids)
|> # more queries
|> Task.yield_many()
|> Enum.reduce(%{}, fn ({task, reply}, acc) ->
     case reply do
       {:ok, result} -> Map.merge(acc, result)
     end
   end)
|> generate_product_results(items)

上述代码信息量比较大,我们一行行看

[]
|> get_user_stats(seller_ids)

它首先创建了一个空列表,然后pipe到get_user_stats函数中去。 get_user_stats则会创建一个新的Task来查询数据库,并且将Task传到空列表中。下面是get_user_stats:

def get_user_stats(tasks, seller_ids)
  [Task.Supervisor.async(TptApi.TaskSupervisor, fn ->
    %{user_stats: UserStats.user_stats_map(seller_ids)},
  end) | tasks]
end

每个pipeline中的函数功能近似,都是创建一个Task,将其添加到list,接着传递给下面。我们来看下紧接着的pipeline:

[]
|> get_user_stats(seller_ids)
|> get_favorites(seller_ids)

get_favorites创建一个新的Task并且添加到现有的Tasks列表中去。

def get_favorites(tasks, seller_ids)
  [Task.Supervisor.async(TptApi.TaskSupervisor, fn ->
    %{favorites: Favorite.favorites_map(seller_ids)},
  end) | tasks]
end

我们在辅助函数中重复 [Task.async | tasks] ,我们还想添加错误处理和监测功能到每个Task中去。我们把重复的功能抽象到一个独立的扶助函数中去。

一旦查询数据表的Task被分发,我们需要等待所有的Task完成查询(注意:这意味着查询总时间仍然受到最慢的那个限制)。Task.yield_many 是一个优秀的解决方案,它将等待所有Task完成才继续pipeline。

一旦所有查询完成之后,我们使用Enum.reduce来汇总结果:

|> Enum.reduce(%{}, fn ({task, reply}, acc) ->
     case reply do
       {:ok, result} -> Map.merge(acc, result)
     end
   end)

查看 *Task.yield_many example * 文档来获取更多信息。

最终,我们将保存所有查询数据的 Map 给到 generate_product_results(items) ,这个函数将做一些其他小的处理来显示数据。

这种方法能让我们轻松监测Task,监测能让我们更好的发现和处理应用的性能瓶颈。这是 Grafana 的图像:

每条曲线对应了一个异步查询时间,因此,总时间约为最高的那条曲线。假如查询是序列化同步的话,那么总时间将会是所有曲线的叠加。

所有的这些性能优化都让应用提升了速度,不信你看:

此外,还有人根据这篇文章写了个库,赶紧看看吧!

https://github.com/Fabianlindfors/parallel_task

原文地址:http://engineering.teacherspayteachers.com/2017/08/02/reducing-elixir-backend-time-from-120ms-to-20ms-with-parallelization.html

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