mod_mruby ngx_mruby Fukuoka Ruby Award 2014

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1. mod_mruby × ngx_mruby スクリプト言語で高速かつ省メモリに拡張可能な Web サーバの機能拡張支援機構 京都大学 松本 亮介 - 第6回 フクオカRuby大賞 -
2. 目次 1. 本研究の概要 2. mrubyによる実装 3. パフォーマンス評価 4. 貢献 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 2
3. 本研究の概要 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 3 - 特徴 -
4. 研究の背景 • Webサービスの大規模・複雑化 – Webサービスの無料・低価格化に伴う普及 – スマートフォンからサービスを利用する機会の増加 – Webサーバへのアクセス数が日々増加 • Webサービスの低価格化と安定性向上が課題 – セキュリティやリソースの管理の効率化 – サービスの運用・管理コストの低減 – サービス形態によってWebサーバの機能を最適化 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 4
5. Webサーバの機能拡張 • Webコンテンツでは難しい処理を実現可能 – Webコンテンツ処理前後に処理を追加 – 効率の良いアクセス制御やリソース制御を実現 – Webサービスの運用・管理を効率化 • 従来のWebサーバの機能拡張手法 – C言語による実装が定番 • 高速かつ省メモリ ⇔ 保守性や生産性が低い – スクリプト言語による実装 • 保守性や生産性が高い ⇔ 低性能・安全性の問題 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 5
6. mod_mruby × ngx_mruby[1] • スクリプトで高速・省メモリにWebサーバを拡張 – 生産性に関する組込みソフトウェア開発の課題を参考 – 性能とスクリプトによる生産性を両立した機能拡張機構 – 性能面と安全性を両立した汎用的なアーキテクチャ設計 – 複数の異なるWebサーバの振る舞いを共通のDSLで記述 – 実装に最適な組込みスクリプト言語mrubyを採用  省メモリ、コンパイルが低コスト、機能の取り外しが可能 [1] 松本亮介，岡部 寿男, mod_mruby: スクリプト言語で高速かつ省メモリに拡張可能なWebサーバの機能拡 張支援機構, 情報処理学会第6回インターネットと運用技術シンポジウム, 2013年12月. 優秀論文賞受賞 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 6
7. mrubyによる実装 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 7 - mrubyの適用箇所 -
8. mod_mruby ・ ngx_mruby • できるだけ同じ記述で拡張できるように設計 • Webサーバの実装の違いをmruby DSLで吸収 • Rubyのアプリケーション開発者がコンテンツ開発の延長でWeb サーバの機能拡張も総合的に実装できる Apache API mruby script 1 mod_mruby mruby script 2 ・ ・ ・ ・ mruby script n Nginx API ngx_mruby mruby script 3 Apache Core Nginx Core mruby DSL for Web - 第6回 フクオカRuby大賞 - 8
9. mod_mrubyとngx_mrubyの特徴 • 特徴 – 設定が容易 – インタプリタを共有する事で高速・省メモリに動作 – スクリプト間でグローバル変数やクラスの干渉を防止 – Webサーバの振る舞いをRuby DSLで容易に記述可能 – プロセスを再起動する事なく変更可能（キャッシュも可能） • 採用例 – オリジナルのリバースプロキシ（20行程度） – 複雑な条件によるリダイレクト – サーバの負荷によって処理を変更 – サーバプロセスの内部情報を利用したアクセス制御 – 管理者が自由にWebサーバの振る舞いを定義可能 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 9
10. Apache httpd 設定例 # コンパイル方式： コードの変更可 <Location /mruby-test> mrubyHandlerMiddle /path/to/test.rb </Location> # キャッシュ方式： コード変更不可だが高速に動作 <Location /mruby-test-cache> mrubyHandlerMiddle /path/to/test.rb cache </Location> - 第6回 フクオカRuby大賞 - 10
11. nginx 設定例 # コンパイル方式： コードの変更可 Location /mruby-test { mruby_contenx_handler /path/to/test.rb; } # キャッシュ方式： コード変更不可だが高速に動作 Location /mruby-test-cache { mruby_contenx_handler /path/to/test.rb cache; } - 第6回 フクオカRuby大賞 - 11
12. Reverse Proxy by mod_mruby - 第6回 フクオカRuby大賞 - 12
13. BasicAuth with Redis by mod_mruby - 第6回 フクオカRuby大賞 - 13
14. リソース制御の応用例[2] r = Apache::Request.new if r.user == “matsumoto_r” cpu = Cgroup::CPU.new “cpu_group” # CPUを10％に制御したい場合 cpu.cfs_quota_us = 10000 cpu.create cpu.attach end [2] 松本亮介, 岡部寿男, リクエスト単位で仮想的にコンピュータリソースを分離するWebサーバのリソース制 御アーキテクチャ, 情報処理学会研究報告 Vol.2013-IOT-23, No.4, 2013年9月. 学生奨励賞受賞 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 14
15. パフォーマンス評価 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 15 - Hello World文字列レスポンスベンチマーク -
16. 15688.92 21098.05 21435.75 22330.84 46571.37 52503.36 64887.54 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 mod_mruby mod_mruby cache apach httpd index.html mod_hello ngx_mruby nginx index.html ngx_mruby cache REQUESTS/SEC mod_mruby ngx_mruby Peformance (ab -k -c 100 -n 100000 http://127.0.0.1/*)
17. 貢献 - 第6回 フクオカRuby大賞 - 17 - Rubyを活用したことによる効果 -
18. 貢献 • 生産性と性能の両立が困難であるという従来のスクリプト言 語によるWebサーバの機能拡張の問題を解決 • 大規模・複雑化しているWebシステムに必要な機能拡張を性 能を維持しながら馴染みのあるRubyで容易に実現可能 • Rubyのアプリケーション開発の延長でWebサーバソフトウェ アの違いを気にする事なく複数のWebサーバの機能拡張も 総合的に実装可能となりミドルウェアとの親和性が向上 • 性能と生産性を両立したWebサーバの機能拡張によって WebサーバがInternet of Thingsにおけるハブの役割を担う - 第6回 フクオカRuby大賞 - 18