@hogelog 2024-11-14 STORES.rb Railsのはなし RubyのWebアプリケーションを50倍速くする方法

なまえなど 2 - @hogelog (GitHub, Twitter X, 社, …) - 小室 直 (Komuro Sunao) - STORES 株式会社 ソフトウェアエンジニア

今日する話 3 - Ruby製Webアプリケーションを高速化します - 1 processでの処理性能を計測 - ローカル環境 (Apple M1 Max) で検証 - 一部実装はGitHubにpush済 https://github.com/hogelog/example-storesrb-ruby-webapp-tuning - 対象は最近ホットなCSP (Content Security Policy) レポートを 受け取るだけのWebアプリケーション

Content Security Policy (CSP) とは 4 - Content-Security-Policyヘッダを付与することで ブラウザが読み込むリソースを制限できる機能 - XSS攻撃の軽減とレポーティングなどが可能 - レポートをHTTP経由で受け取り - 詳しくは https://developer.mozilla.org/docs/Web/HTTP/CSP

対象Webアプリケーションの仕様 5 - CSPレポート (application/csp-report) を受け取って 標準出力に表示 - その後集計してレポーティングする想定 - エンドポイントは POST /reports

1. モノリシックRailsアプリケーションに実装

モノリシックRailsアプリケーションに実装 7 - CSPを設定するネットショップモノリシックRailsに レポート用エンドポイントを組み込み class ReportsController < ApplicationController skip_before_action :verify_authenticity_token def create payload = JSON.parse(request.body.read) message = { time: Time.zone.now. to_s, report: payload[ "csp-report" ], } $stdout .puts JSON.generate(message) head :created end end

モノリシックRailsアプリケーション実装のベンチマーク結果 8 - 289.47 requests/sec - はたして50倍速くすることはできるのか $ wrk -t5 -d10s -s wrk.lua http://localhost:3000 Running 10s test @ http://localhost:3000 5 threads and 10 connections Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev Latency 34.22ms 6.76ms 72.72ms 67.41% Req/Sec 58.00 13.03 101.00 68.40% 2914 requests in 10.07s, 10.41MB read Non-2xx or 3xx responses: 2914 Requests/sec: 289.47 Transfer/sec: 1.03MB

2. 新規Railsアプリケーション

新規Railsアプリケーションで実装 10 - ` rails new csp-report-collector --api --minimal --skip-test --skip-active-record ` - POST /reports 実装は同様なので省略 - 5550.35 requests/sec -> 19倍 $ wrk -t5 -d10s -s wrk.lua http://localhost:3000 Running 10s test @ http://localhost:3000 5 threads and 10 connections Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev Latency 8.97ms 11.95ms 56.79ms 79.94% Req/Sec 1.12k 232.43 1.73k 67.80% 55754 requests in 10.05s, 21.52MB read Requests/sec: 5550.35 Transfer/sec: 2.14MB

新規Railsアプリケーションの改善ポイント 11 - モノリシックRailsアプリケーション - POST /reports には不要な大量のライブラリ - 様々なコールバック、Rackミドルウェアなど - Pitchfork (1processの同時処理は1リクエスト） - 新規Railsアプリケーション - APIモードの最小限のRailsのみ利用 - Puma (1 process, 3 threads)

3. 新規Railsアプリケーションのチューニング

新規Railsアプリケーションをチューニング 13 - Rackミドルウェアを可能な限り削除 (ActionDispatch::HostAuthorization, Rack::Sendfile, ActionDispatch::Static, ActionDispatch::ServerTiming, Rails::Rack::Logger, ActionDispatch::RequestId, ActionDispatch::RemoteIp, ActionDispatch::ShowExceptions, ActionDispatch::DebugExceptions, ActionDispatch::ActionableExceptions, ActionDispatch::Reloader, ActionDispatch::Callbacks, Rack::ETag, Rack::Head, Rack::Runtime, Rack::ConditionalGet, ActionDispatch::Executor ) - Puma: 1 process, 2 threadsに調整 - 11071.26 requests/sec -> 38倍 $ wrk -t5 -d10s -s wrk.lua http://localhost:3000 Running 10s test @ http://localhost:3000 5 threads and 10 connections Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev Latency 14.11ms 18.67ms 62.85ms 78.87% Req/Sec 2.23k 622.10 3.08k 46.40% 111464 requests in 10.07s, 32.56MB read Requests/sec: 11071.26 Transfer/sec: 3.23MB

新規Railsアプリケーションのチューニングポイント 14 - 処理を限りなく薄くするためRackミドルウェアを削除 - active_model/railtie, action_view/railtie も - アプリケーション傾向からスレッド数を調整 (3 -> 2) - スレッド数についてはKaigi on Rails 2024 “都市伝説 バスターズ「WebアプリのボトルネックはDBだから言 語の性能は関係ない」” がわかりやすいです

4. Railsをやめてみる

RailsをやめてRackアプリとして実装 16 - Rackアプリケーションとして POST /reportsを実装 require "json" class App def call(env) if env["REQUEST_METHOD" ] == "POST" && env["PATH_INFO"] == "/reports" return handle_report(env[ "rack.input" ]) end [404, {}, [ ""]] end def handle_report (body) payload = JSON.parse(body.read) message = { time: Time.now. to_s, report: payload[ "csp-report" ], } $stdout .puts JSON.generate(message) [201, {"content-type" => "application/csp-report" }, [""]] end end

Rackアプリケーションのベンチマーク結果 17 - Puma: 1 process, 2 threads - 24257.29 requests/sec -> 84倍 🎉 $ wrk -t5 -d10s -s wrk.lua http://localhost:3000 Running 10s test @ http://localhost:3000 5 threads and 10 connections Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev Latency 13.71ms 18.33ms 68.44ms 78.95% Req/Sec 4.88k 1.32k 6.68k 49.00% 244153 requests in 10.07s, 18.89MB read Requests/sec: 24257.29 Transfer/sec: 1.88MB

Rackアプリケーションの改善ポイント 18 - Puma, Rackアプリケーションという最小限のコードしか 動いていない - YJIT、GC調整などで更に高速化は目指せるかもしれない

ふりかえり 19 - 歴史を捨て、Railsを捨てることでWebアプリケーショ ンを50 84倍高速化することは可能🎉 - 歴史が詰まったモノリシックRailsアプリケーショ ンには色々なロジックが詰まっている - Railsにも色々詰まっている - Q. 本当にRack版アプリケーションを運用する？ - A. 現実的な選択肢にあげても良いなと思う

検証しててわかった嬉しいこと: json gemの高速化 20 - json 2.7.2: 23522.80 req/s - json 2.8.1: 24257.29 req/s