N + 1 問題の概要と Railsにおける解決方法

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1. N + 1 問題の概要と Railsにおける解決方法
2. 田中 (25) バックエンドエンジニア1年目 駆け出していきたいです！ 自己紹介
3. 1. 今回のテーマのきっかけ 2. N + 1 問題について 3. 実際にN + 1 を体験してみる 4. Rails(ActiveRecord)を用いた検証 5. RailsにおけるN + 1 問題の解決方法 6. Rails(ActiveRecord)を用いたN+1解決後の検証 7. まとめ 目次
4. 今回のテーマのきっかけ
5. 今回のテーマのきっかけ 　12/15 に開発部でISUCONチャレンジを行いました。
6. 　ISUCONとは 今回のテーマのきっかけ ISUCONとは、Iikanjini Speed Up Contestの略で、お題となるWebサービスを決められたレ ギュレーションの中で限界まで高速化を図るチューニングバトルです。 (引用: 高速化を図るチューニングバトル「ISUCON」とは？)
7. • 冗長なアプリケーションコード • N + 1 問題 • DBパフォーマンスが悪い などなど　様々な問題がありました 今回のテーマのきっかけ
8. N + 1 問題。 よく耳にするけど、、どういう問題 ? 今回のテーマのきっかけ
9. N + 1 問題について
10. N + 1 問題について 一覧データを取得するために SELECT を 1回 実行 表示するデータに関連するデータを取得するためのSELECTをN 回実行 データベースへのアクセスがN + 1 回実行されてしまう問題 　N + 1 問題とは
11. 文章だとイメージしづらいですね。。 N + 1 問題を経験したことある人は 心当たりがあるかも N + 1 問題について
12. N+1 問題について 1回の買い物でN個の商品を1個ずつ会計をしちゃうくらい無駄 N往復 　どのぐらい無駄かというと、、、
13. 実際にN + 1 を体験してみる
14. 実際にN + 1 を体験してみる 筆者名 夏目漱石 　　太宰治 谷崎潤一郎 樋口一葉 森鴎外 書籍名 こころ 人間失格 細雪 たけくらべ 舞姫・沈黙の塔 筆者が複数の書籍を持つ一覧ページ 　N + 1 問題が起こりうる画面を作ってみる
15. 主テーブル 従テーブル 1 : N Authors Books 　 1 : N のリレーションを持つDBを用意する 実際にN + 1 を体験してみる
16. select * from books where author.id = n; Authors Books select * from authors; authorsを1 回 取得すると 関連するbooksをN 回 取得してしまう。。 1 N 実際にN + 1 を体験してみる
17. Rails( ActiveRecord )で検証してみましょう !
18. Rails(ActiveRecord)を用いた検証
19. author 1 : N book 　 検証に用いるテーブル構成 Rails(ActiveRecord)を用いた検証
20. db/seeds.rb 　 筆者に書籍が複数紐づくデータを3件生成 Rails(ActiveRecord)を用いた検証
21. app/controllers/authors_controller.rb N + 1 問題が発生する取得処理を記述しました 　DBからauthorを全取得するアクションを定義 Rails(ActiveRecord)を用いた検証
22. 関連するリソースの取得時に N + 1 問題は発生するため、 authorに紐づくbookを参照する! app/views/authors/index.html.erb point ! 　 viewを用意する Rails(ActiveRecord)を用いた検証
23. authorの数だけSQLが発行されてしまっている! N + 1 問題が再現できましたね view http://localhost:3000/authors N 1 　 author生成数を3件にして検証！ Rails(ActiveRecord)を用いた検証
24. 正直。 3件だけじゃ問題の重大さがわかりませんね。 5 万件のレコードでN + 1 問題を発生させてみましょう ! Rails(ActiveRecord)を用いた検証
25. 　5 万件のレコードの生成 Rails(ActiveRecord)を用いた検証
26. N 1 viewにアクセスすると... authorレコードが 5万件あるので、 1回の authorsレコード 全取得につき、 5 万回もSQLが発行されてしまいます。。 Rails(ActiveRecord)を用いた検証 ~ 莫大なSQL発行回数 ~
27. N 一連の処理が終わるまでに 52156 ms 経過しています。 つまり、ページ表示に約 52 秒 かかってしまっています。。 　 ログを確認すると... Rails(ActiveRecord)を用いた検証 ~ ページ表示の大幅な遅延 ~
28. 表示速度を改善したい。。。
29. RailsにおけるN + 1 問題の解決方法
30. RailsにおけるN + 1 問題の解決方法 include preload eager_load Railsでは下記 3つのメソッドで対応可能です！
31. authorに紐づいたbooksを一括で取得するクエリを発行してくれるので、
 N回分クエリの発行が1回で収まりN + 1 問題解決 !
 　preload RailsにおけるN + 1 問題の解決方法
32. 左外部結合を行い、一覧取得する 表で表すとこんなイメージ 筆者が左の場合 書籍が左の場合 　eager_load RailsにおけるN + 1 問題の解決方法
33. 左外部結合されたクエリが 実行されている ! 　eager_load RailsにおけるN + 1 問題の解決方法
34. デフォルトでは preload を使用 関連先のテーブルで絞り込みを行っている場合は eager_load と同じ挙動に 　include RailsにおけるN + 1 問題の解決方法
35. 1 : N の 関連を持つデータを事前取得する場合 　 状況によって使い分けよう 　 preload 関連先の要素で絞り込みを行いたい場合 　 eager_load 1 : 1 の関連など1クエリでデータを取得した方が効率が良い場合 　 include 関連先が1つだけの場合 ※ 関連が複数ある場合、個別に最適化できないので非推奨 RailsにおけるN + 1 問題の解決方法
36. Rails(ActiveRecord)を用いたN+1解決後の検証
37. 　 preloadを用いて50000件のauthor表示の速度改善してみる Rails(ActiveRecord)を用いたN+1解決後の検証
38. preloadを用いて速度改善してみる author_id をひとまとめにしてbooksを取得することで、 SQL発行数が2件に！ 長いので省略 Rails(ActiveRecord)を用いたN+1解決後の検証
39. 改善後の表示速度を見ると、14015ms 経過していることがわかります。 つまり、ページ表示に約 14 秒 かかっています。 　 ログを確認すると... 改善前は 約 52 秒 だったので - 38秒 の改善がみられました！ Rails(ActiveRecord)を用いたN+1解決後の検証
40. やったね !
41. まとめ
42. • ORMを利用して実装する時に、関連するリソースの取得時にN + 1 問題が発 生する場合がある。 • パフォーマンスの悪化や、過剰なSQLの発行に気づいて初めてN + 1 問題に 認知できることが多い。 • 解決策として、クエリ結合や、クエリの最適化を行うことなどがある。 　　それらを行うことにより、SQLの発行数を抑えることができる。 まとめ
43. 終わり