如何提升 RailS 应用的性能？

Is rails slow?
「铁路很慢」，你也许听过这个笑话，那么我们的 Rails 框架呢？ 如果说 Rails 慢，那么如何提升 Rails APP 的性能就成了开发者们最关注的问题。

也许你听说过很多提升 RoR APP 性能的方法，它们有难有易，我们需要在选择其中最能帮助开发者脱离性能困境的。

这里列举了几种不同的提升 Rails 应用性能的方法。

1.数据库索引
你的 APP 被 DB 性能限制，优秀的数据库索引可以在大型数据库表中带给你100倍的性能提升。然而并非所有 Rails 开发者都明白这一点有多重要。
添加indexes很容易：

class AddIndexToClientIndustry < ActiveRecord::Migration
   def change
     add_index :client_industries, :client_id
   end
end

接下来就有无 Index 的情况做个对比。
有 Index 的情况:

CREATE INDEX 
 addresses_addressable_id_addressable_type_idx  ON
 addresses  USING btree  (addressable_id,addressable_type);
 t1 = Time.now
  c = Company.find(178389)
  a = c.addresses.first
 t2 = Time.now
 puts "---Operation took #{t2-t1} seconds---”

 Result with index:
 ---Operation took 0.012412 seconds---

没有 Index 的情况：

DROP INDEX
 addresses_addressable_id_addressable_type_idx;

t1 = Time.now
 c = Company.find(178389)
 a = c.addresses.first
t2 = Time.now
puts "---Operation took #{t2-t1} seconds---”

Result without index:
---Operation took 0.378073 seconds---

0.378073 / 0.012412 = 30.46 没有索引比有索引慢了30.46秒。

因此工程师可以在所有引用参数，或者其他经常查询的参数中加入 Indexes。但是不能加太多， 因为每一个都会增加 DB Size 从而影响性能。

2. 数据库查询数量
RoR让编程更快捷，但反过来也让每条请求的数据库查询次数难以控制。举个例子，如果每一个 Client 有一或多个 Industries。 我们想要显示 Client List 和它们的 Primary Industries:

<% @clients.each do |client| %>
  <tr>
      <td><%= client.id %></td>
      <td><%= client.business_name %></td>
      <td><%= client.industries.first.name %></td>
  </tr>
<% end %>

# app/controllers/clients_controller.rb
def index
    @clients = Client.all
end

如果有50个 Clients, 则会有51条数据库查询：

Processing by ClientsController#index as HTML
SELECT "clients".* FROM "clients" 
SELECT "industries".* FROM "industries" INNER JOIN "client_industries" ON "industries"."id" = "client_industries"."industry_id" WHERE "client_industries"."client_id" = 1 LIMIT 1
SELECT "industries".* FROM "industries" INNER JOIN "client_industries" ON "industries"."id" = "client_industries"."industry_id" WHERE "client_industries"."client_id" = 2 LIMIT 1
SELECT "industries".* FROM "industries" INNER JOIN "client_industries" ON "industries"."id" = "client_industries"."industry_id" WHERE "client_industries"."client_id" = 3 LIMIT 1
…

解决方案: Eager Loading

# app/controllers/clients_controller.rb
def index
    @clients = Client.includes(:industries).all
end

现在只有2至3条数据库查询而非51条：

Processing by ClientsController#index as HTML
SELECT "clients".* FROM "clients" 
SELECT "client_industries".* FROM
"client_industries" WHERE
"client_industries"."client_id" IN (1, 2, 3）
SELECT "industries".* FROM "industries" WHERE "industries"."id" IN (1, 5, 7, 8, 4)

3. 减少内存占用

• 只用真正需要的gem
• 使用时再加载对象
• 分批处理海量数据。

一个使用真实数据的例子——find_each：
Using find:

t1 = Time.now  
Company.where(:country_id=>1).find do |c|
puts "do something!" if ['Mattski Test'].include?(c.common_name)
end
t2 = Time.now
puts "---Operation took #{t2-t1} seconds---”

Result:

1 query, taking 46.65 seconds

Now using find_each:

t1 = Time.now  
Company.where(:country_id=>1).find_each do |c|
      puts "do something!" if ['Mattski Test'].include?(c.common_name)
end  
t2 = Time.now
puts "---Operation took #{t2-t1} seconds---"

Result:

100 queries, taking 15.53 seconds in total (3x faster)

也有查询多了反而快的情况。

4. 使用缓存
缓存的使用对性能有巨大影响，首先确保数据模型正确，缓存可以帮你隐藏结构问题。

• 对象缓存 在使用对象缓存的情况下，应该把查询方法的 include 去掉，避免关联查询无法利用缓存的现象。
• 查询缓存 在不要求实时的情况下，对于统计类耗时查询，那么可以使用 memcache-client 将查询结果缓存到 memcached 里。
• 页面局部缓存 对象缓存和查询缓存都会降低数据库访问负载，但如果 RoR 的负载很高，就只能依靠页面局部缓存了。

「web2.0网站比较常用使用页面局部缓存，Rails 的页面局部缓存有一个缺点，就是和页面查询结果对应的 Action 当中的查询语句要放在 View 里面，否则每次 Action 里面的查询还是会被执行，但是这样做会破坏程序代码良好的 MVC 结构。这种情况下，也可以采用另外一个 Cache 插件: better rails caching，在缓存页面的同时可以缓存 Action 当中的查询语句。」
5. 让Web请求更快
只有少量可用进程用于服务 web 请求，因此需要使 web 请求更快。理想情况下， web 进程一般在毫秒内完成，1至2秒算是慢的，10秒以上是非常慢的。如果你的 web 请求很慢，你的Rails APP 将无法支撑同一时间的大量用户。

解决方案：使用后台运行 对长时间运行的项目使用后台运行诸如 delayed jobs, 从而释放你的 web 进程来解决更多请求。
6.性能监控
对 APP 进行性能监控从而便于发现哪部分运行的慢，甚至快速定位到问题所在，可以利用国内应用性能监控做的最好的 OneAPM 监控工具。

OneAPM for Ruby 能够深入到所有 Ruby 应用内部完成应用性能管理和监控，包括代码级别性能问题的可见性、性能瓶颈的快速识别与追溯、真实用户体验监控、服务器监控和端到端的应用性能管理。 追溯性能瓶颈至：性能表现差的 SQL 语句、第三方 API、Web Services、Caching Layers、后台任务等。

图为使用 OneAPM 进行监控的总览页面，在这里可以对请求在服务器端耗时有个初步印象。可以直观的看到不同时间 web 事物、后台任务、数据库和外部服务的平响应时间、吞吐量、执行次数等指标，图中 web 事物在15：41的时候响应时间出现峰值，响应速度较慢。

为了进一步确定问题所在，点进web事物界面可以进一步了解各慢事物响应时间占比，快速定位到 api/medicines/index 的响应时间较长。

点击错误的请求地址，将会列出该错误的 URL、第一次和最后一次发生时间、错误发生次数、监测到错误的 Agent 名称、错误信息和堆栈信息。

好的应用性能监控往往需要花大量的时间和精力实现，因此选择优秀的第三方监控工具将极大地提高运维效率，这对提升 Rails APP 性能有极大帮助。

7. 使用内存数据库
当查询和排序都在内存中完成，数据库将会运行的更快，而它们需要在磁盘上运行的时候就变得很慢。

解决方案：

• 限制 DB 的大小，保证它完全适合内存。
• 将不紧急的信息移出主要数据库，移入次要数据库或其他地方。
• 如果有大量存储需求，考虑使用非关系型数据库。

8. 更多性能建议：
对静态文件使用内容分发网络，例如使用 AWS CloudFront。
对需要1-2秒的加载项使用延迟加载。
使用服务导向架构，使一些进程在托管栈同步进行。
相信选择一种或几种适合的性能提升方法，可以使 RoR APP 更令用户满意。

备注：本文参考并翻译了 Matt Kuklinski 在 slideshare 上关于 提升 Rails 性能所分享的部分内容。

本文系 OneAPM 工程师编译整理。OneAPM 是应用性能管理领域的新兴领军企业，能帮助企业用户和开发者轻松实现：缓慢的程序代码和 SQL 语句的实时抓取。想阅读更多技术文章，请访问 OneAPM 官方博客。