อยากสร้างเว็บที่รับโหลดได้เยอะ มีประสิทธิภาพสูง และจัดการกับ Request ได้แบบไหลลื่น ทำยังไงได้บ้าง ?
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ต้องเจ้านี่ Nginx ซอฟต์แวร์ที่ช่วยจัดการ Request ต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ !! และวันนี้แอดจะพาเพื่อน ๆ มาทำความรู้จักกับเจ้านี่กันแบบคร่าว ๆ ว่ามันคืออะไร ทำงานยังไง หากพร้อมกันแล้ว ไปติดตามกันได้เลย 👇 😊
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💡 รู้จัก Nginx
Nginx หรืออ่านว่า Engine-X เป็นเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่สามารถรองรับผู้ใช้งานได้หลากหลาย และมีประสิทธิภาพสูง เป็น Open-Source รองรับ Reverse Proxying, Caching, Load Balancing สำหรับเซิร์ฟเวอร์ HTTP, TCP และ UDP, และการทำ Media Streaming นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็น Proxy Server สำหรับอีเมล์ (IMAP, POP3, and SMTP) ได้อีกด้วย
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โดยส่วนใหญ่แล้วจะถูกใช้งานกับเว็บที่มีการอัพโหลด หรือ ดาวน์โหลดบ่อย ๆ หรือใช้ในการ Streaming สามารถรองรับการเชื่อมต่อในปริมาณมาก จัดการ Traffic ได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว
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⚙️ Nginx ทำงานยังไง ?
Nginx สร้างขึ้นเพื่อจัดการกับ Request ต่าง ๆ แบบ Asynchronous รับ Request พร้อมกันได้โดยไม่บล็อก Request อื่น ๆ โดยไม่เปลืองหน่วยความจำ กินทรัพยากรน้อย ทำให้ CPU และ RAM ทำงานได้มากยิ่งขึ้นนั่นเอง
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ซึ่ง Nginx จะมีฟีเจอร์เด่น ๆ ดังนี้
🔹 Reverse proxy with caching
🔹 IPv6
🔹 Load balancing
🔹 FastCGI support with caching
🔹 WebSockets
🔹 Handling of static files, index files, and auto-indexing
🔹 TLS/SSL with SNI
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NGINX จะถูกวางไว้ระหว่าง Clients และ Web Server เพื่อจัดการ SSL/TLS หรือใช้เพื่อเร่งความเร็วของเว็บ เป็นตัวกลางในการจัดการงานที่อาจจะทำให้เว็บเซิร์ฟเวอร์ของเราช้าลง เช่น Negotiating SSL/TLS, การบีบอัดและแคชเนื้อหาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถใช้กับเว็บที่สร้างขึ้นจากอะไรก็ได้ ไม่ว่าจะเป็น Node.js หรือ PHP ซึ่งส่วนใหญ่แล้วจะแคชเนื้อหาและ Reverse Proxy เพื่อลดภาระงานบนเซิร์ฟเวอร์ ใช้สามารถใช้ประโยชน์จากฮาร์ดแวร์ได้อย่างเต็มที่
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✨ ข้อดี
🔸 มีความปลอดภัย รองรับมาตรฐาน HTTP/2
🔸 รองรับการทำงานของ HTTP
🔸 ประมวลผลได้รวดเร็ว
🔸 ทำงานแบบ Asynchronous รองรับ Request เยอะ ๆ ได้เป็นอย่างดี
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⚠️ ข้อจำกัด
🔹 การ config ค่อนข้างซับซ้อน
🔹 ดูแลจัดการได้ยาก และไม่ค่อยมีความยืดหยุ่น
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📑 อ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่นี่ : https://kinsta.com/knowledgebase/what-is-nginx/ , https://www.nginx.com/resources/glossary/nginx/
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#Nginx #BorntoDev
同時也有4部Youtube影片,追蹤數超過11萬的網紅Bmon's Live,也在其Youtube影片中提到,DS1821+:http://sy.to/j5yhf Discord 伺服器連結:https://discord.gg/S7gURc7P4W 是ㄉ 今天偷偷用NAS架設了一台Minecraft Server(´・ω・`) 有興趣一起玩的可以進Discord和我們交流交流啦!! 得獎名單(請點連結...
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ref: https://engineering.hellofresh.com/ambassador-the-evolution-of-ingress-gateway-at-hellofresh-3889232cab6f
本篇文章是 HelloFresh 這個美國生鮮食材訂購服務想要分享其團隊中 Ingress gateway 的演化史。該團隊過往使用 VM 作為其底層基礎架構來部署應用程式,後來遷移到
kubernetes 改用容器來部署,然而其內部的其他元件並沒有隨者 kubernetes 轉移而一併更新,譬如文章要探討的 Ingress gateway。
因此文章後將探討原先的 Ingress gateway 架構以及相關問題,最後如何將其與 kubernetes 進行整合來解決前述問題。
再使用 kubernetes 之前,團隊使用兩種不同的方式來處理,分別是內部 API Gateway Janus 以及網頁處理的 Entry (基於 Nginx 的 Reverse-Proxy)
團隊遷移到 kubernetes 之後,這兩個服務都想要透過 kubernetes Nginx Ingress 來處理,不過處理的過程中卻遇到一些問題。
1. 一致性: 每個微服務一開始都透過 Ingress 讓外界存取,然而當團隊開始使用 istio 後有些服務就改使用 Istio Ingress-Gateway 來處理,其他想要使用 TCP 的服務則會改使用 AWS ELB 來處理。
2. 延遲性: 因為 API Gateway 的存取節點都是基於 FQDN 的方式來存取,所以每個封包都要經過更多的節點來到達最終目的,這會增加整個封包傳輸時間。
最大的困惱還是第一個一致性的問題,k8s中有太多的方式讓外界可以存取期服務,每個都有自己獨特的設定,監控以及警示。
為了針對這些問題去解決,團隊內部先期構思一下到底什麼是團隊中理想的 Ingress Gateway
1. Reverse Proxy (HTTP) for websites
2. Mixture of an API Gateway
3. Kubernetes native
4. Advanced routing : (headers, methods, path)-based
5. JWT scope validation
6. Reliability features: Rate-limiting, Retries, Circuit breaking
7. Traffic shadowing
8. Interface for extensions
9. Integration with service mesh
後續文章包含了一些內容,如
1. 作者接者談談為什麼不使用 Service Mesh 所提供的 Ingress gateway
2. 到底要自行開發還是購買解決方案?(最後選擇了 Ambassador Edge Stack)
3. 如何透過 Ambassador Edge Stack 來解決團隊問題
4. 透過 Ambassador Edge Stack 後帶來的好處
有興趣的別忘了參閱全文
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本篇文章是個經驗談,作者想要聊聊是如何將一個 4vCPU 的VM給調整到可以達到每秒處理 1.2M(120萬)個 JSON Reuqest,本篇文章非常的長,所以會分多天來介紹。
整篇文章探討的是各種 turning 的步驟,來聊聊如何從最初每秒 224k(22萬四千) 給調整到每秒 1.2M 的處理能力。
整個過程分成九大步驟,後面同時標示每個過程後的每秒請求能力
1. Application Optimizations (347k)
2. Speculative Execution Migtigations (446k)
3. Syscall Auditing/Blocking (495k)
4. Disabling iptables/netfilter (603k)
5. Perfect Locality (834k)
6. Interrypt Optimizations (1.06M)
7. The Case of the Nosy Neighbor (1.12M)
8. The Battle Against the Spin Lock (1.15M)
9. This Gost to Twelv (1.20M)
作者強調,上述的過程不一定適合你的應用程式,但是透過這些步驟能夠讓你更佳瞭解應用程式的運作行為,同時也有機會發現一些潛在的瓶頸問題。
環境介紹
1. 團隊使用 Techempower 來進行 JSON Serialization 的測試
2. 使用 libreactor(event-driven框架) 來搭建一個簡單的 API Server
3. HTTP 的解析使用 picohttpparser,同時使用 libclo 來處理 JSON 的編碼
4. 硬體環境
- Server: 4 vCPU, c5n.xlarge AWS VM
- Client: 16 vCPU, c5n.4xlarge AWS VM (clinet太弱會變成瓶頸)
- Network: Server/Client 屬於同一個可用區域(AZ)
5. 軟體環境
- 作業系統: Amazon Linux2 (Kernel 4.14)
- Server: 使用 libreactor (使用不同版本,分別是 Round18 以及 Round20)
- Client: 修改 wrk 這個知名的工具並重新命名為 twrk,詳細差異自己看文章內部,主要都跟顯示有關
6. 實驗方式
- 每個測試跑三次,取中間值
- 256 連線,16 threads,同時每個 thread 都會 pin 到一個固定的 CPU
- 每個實驗都有兩秒的暖機時間來建立連線
Ground Zero
第一個要探討的就是什麼最佳化都還沒有使用前,到底當前應用程式可能的瓶頸在哪裏
首先團隊將該應用程式與其他常見的應用程式或是開發框架比較,譬如 Netty, Nginx, Actix, aspcore 等, libreactor 的效能不錯,有中上水準。
接者作者使用火焰圖(Flame Graphs)來 Profile 該伺服器,作者很好心地將文章中所有的火焰圖都調整了一下,讓所有的 user-space 相關的 function call 都轉成藍色,而剩下跟 kernel 相關都維持紅色。
1. 大部分的時間都在 Kernel 處理
2. 主要是花費在收封包與送封包
3. 應用程式本身主要是分兩大部分,解析 HTTP 的封包以及處理請求與回應。
從上述兩點來看,作者認為目前的應用程式寫得算不錯,因為瓶頸很明顯是卡在 Kernel 端
接下來就正式進入到各種 Turning 的章節探討
Application Optimizations
長話短說:
- 作者基於 libreactor Round18 的框架進行修改,並且所有的修改都已經被合併到 Round20 的版本中,而這些修改主要是實作方面的強化以及整個框架的最佳化。
1. 作者首先透過 htop 觀察運行過程,發現 Server 只有使用 2vCPU 而已(系統有 4vCPU),因此這是作者進行的第一個修改,讓 Server 使用了 4vCPU,這個簡單調整就讓效能提升 25%
註: 作者特別強調,不要覺得從 2vCPU 變成 4vCPU 效能就可以變成兩倍,主要是1) 沒有使用的 vCPU 還有很多其他的工作要處理,因此不是完全都送給你應用程式處理。2)基於 hypter-thread vCPU 的架構,環境只有兩個真正的 CPU 而是透過邏輯的方式產生四個抽象的 CPU,所以全用一定會變快,但是基於很多資源還是要競爭與共用,數字不是單純翻倍
2. 作者自己的應用程式本身使用 gcc 建置時有使用 "-o3" 的方式來最佳化處理,然而框架本身卻沒有使用 "-o3" 的方式來弄,因此作者也針對這個部分來處理,讓建制框架時能夠使用 -o3
3. 從實作方面來看,作者觀察到 libreactor 1.0 版本使用的是 read/write 這兩個常見的方式來處理封包的送收,作者將其修改成 recv/send 整個效能就提升了將近 10%。
註: write(針對 FD,更全面廣泛的用法) 與 send(針對 Socket,更針對的用法) 使用上差異不大,但是 write 於底層 Kernel 最終還是會呼叫到 send 來處理,所以基本上可以理解就是在沒有特別參數需求時,可以直接跳過幾個 kernel function 來達到加速的效果。
write kernel 內的走向: sys_write -> vfs_write -> __vfs_write -> sock_write_iter -> sock_sendmsg
send kernel 內的走向: sendto -> sock_sendmsg
4. 作者觀察到火焰圖中有一些 pthread 相關的資料,進而發現 libreactor 會創造一個 thread pool 來處理非同步的 DNS 名稱解析問題。對於一個 HTTP Client 來說,如果今天要發送請求到多個不同的 domain,而每個 domain 都會需要進行一個 blocking 的解析過程,透過這種方式可以減少 DNS 解析造成的 blocking 問題。然而對於 HTTP Server 來說,這個使用情境帶來的效益似乎就稍微低了些,畢竟 Server 只有 Bind Socket 之前可能會需要去解析一次 DNS 而已。
大部分的情境下, thread pool 都是應用程式初期會去創造而接者就不太會管她,但是對於錙銖必較的效能除錯人來說,任何能夠調整的部分都可能是個值得探討的地方。
作者透過修改 Server 端(準確來說是 libreactor 框架內的程式碼)關於 Thread Pool 的一些用法,成長的讓整個效能提升了 2~3%
結論來說,透過上述四個概念來提升的程式碼效能。
1. vCPU 盡量使用: 25%-27%
2. 使用 gcc -O3 來建置框架的程式碼: 5%-10%
3. 使用 march=native 等參數來建置最後的 server 應用程式: 5%-10%
4. 使用 send/recv 而非 write/read: 5%-10%
5. 修改 pthread 的用法: 2%-3%
註: 作者強調每個最佳化的結果並非是單純累積的概念,反而還會有互補的效果。
可能前述的操作實際上也會讓後續的操作達到更好的效果,
譬如如果先跑 vCPU 的調整,效能大概提升 25%,但是如果先執行別的最佳化過程,最後再來調整 vCPU,就可以達到 40% 的效果,主要是 CPU 可以共有效率的去執行程式。
最後,這個部分讓整個處理封包能力從 224k 提升了 55% 到 347k (req/s)。
從火焰圖來看,整個 user-space 的範圍縮小許多,同時 send/recv 的處理也有使得整體的高度下降一點點(大概四格..)
為了避免文章過長,本篇文章就探討第一個最佳化的過程,剩下的就敬請期待後續!
https://talawah.io/blog/extreme-http-performance-tuning-one-point-two-million/
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▫公主IG:https://www.instagram.com/dorabmontw
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0:00 開頭
1:05 NAS是什麼?
2:20 用NAS架Minecraft Server
4:52 架設虛擬機開Minecraft Server
6:36 其他酷酷的功能
7:17 Steam Server
9:03 Discord機器人
10:42 http-server
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