การเรียนรู้ประสิทธิภาพของฐานข้อมูล Ruby on Rails:กลยุทธ์การทดสอบและการเพิ่มประสิทธิภาพ

บันทึกย่อเกี่ยวกับ ActiveRecord ใน Ruby on Rails

Rails ActiveRecord เป็นเลเยอร์ใน Model-View-Controller (MVC) ที่จัดการฐานข้อมูลของคุณโดยการแสดงเป็นออบเจ็กต์ทางธุรกิจ รูปแบบ ActiveRecord ใช้เทคนิค ORM เพื่อเชื่อมต่อออบเจ็กต์ของแอปพลิเคชันกับระบบการจัดการตารางฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์

เอาล่ะ เริ่มกันเลย!

3 วิธีในการระบุและทดสอบปัญหาประสิทธิภาพของฐานข้อมูลใน Rails

1. เรียกใช้ Explain บนแบบสอบถาม ActiveRecord

คำสั่งอธิบายจะแสดงข้อมูลเกี่ยวกับแผนการดำเนินการของการสืบค้น SQL - วิธีดำเนินการสืบค้น รวมถึงจำนวนแถวที่จะถูกสแกน ดัชนีใดที่จะใช้ และวิธีรวมตาราง

แผนการดำเนินการช่วยให้เราทราบว่าอะไรที่ทำให้การดำเนินการค้นหาช้าลงโดยดูที่:

• ดัชนีใดที่คุณควรเพิ่มเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบบสอบถาม
• หากตารางถูกรวมเข้าด้วยกันในลำดับที่เหมาะสมที่สุด คุณสามารถใช้ 48 เพื่อบังคับลำดับตารางในคำสั่ง join เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

อธิบายการทำงานกับคำสั่ง SELECT, DELETE, INSERT, REPLACE และ UPDATE เช่นกัน

การใช้อธิบายกับ ActiveRecord นั้นตรงไปตรงมามาก ป้อนข้อมูลต่อไปนี้:

กำลังเพิ่ม 52 ที่ส่วนท้ายของคำสั่งจัดเตรียมแผนการสืบค้นสำหรับคำสั่ง ActiveRecord ตัวอย่างข้างต้นเป็นแบบสอบถามง่ายๆ ที่ใช้ 67 (คีย์หลัก) เพื่อสอบถามตาราง ผลลัพธ์ของ 78 คำสั่งแสดงว่ากำลังใช้ 87 . จากนี้ คุณสามารถมั่นใจได้ว่าข้อความนั้นเหมาะสมและรวดเร็ว

คุณสามารถลองเพิ่ม 99 คำสั่งสำหรับการสืบค้นที่ช้าของคุณเพื่อค้นหาลำดับการดำเนินการพร้อมกับดัชนีที่ใช้ หากแผนการสืบค้นแสดง 100 ดัชนีไม่ได้ใช้และจำเป็นต้องเปลี่ยนแบบสอบถามหรือเพิ่มดัชนีใหม่

นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่มีการเข้าร่วม:

ที่นี่ ตารางผู้ใช้จะเข้าร่วมกับตารางการทำงานร่วมกัน เมื่อคุณดูแผนแบบสอบถาม ตารางการทำงานร่วมกันจะใช้ 113 และดำเนินการก่อน — ในขณะที่ตารางผู้ใช้ใช้ 127 จัดทำดัชนีและดำเนินการในภายหลัง คุณสามารถเพิ่มดัชนีใน 137 ในตารางการทำงานร่วมกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการค้นหานี้ อธิบายความช่วยเหลือในการแจกแจงคำถาม เพื่อให้คุณสามารถทราบได้ว่าจุดใดที่จำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพ

2. วัดตัวชี้วัดฐานข้อมูลที่สำคัญ

เวลาสืบค้นไม่ใช่ตัวชี้วัดเดียวในการวัดเพื่อดูว่าการสืบค้นมีประสิทธิภาพหรือไม่ — ดูที่ตัวชี้วัดฐานข้อมูลอื่นๆ หลายประการ รวมถึง:

1. การใช้งานซีพียู
2. การใช้หน่วยความจำ
3. คิวดิสก์สำหรับการรอ IO
4. แบนด์วิธเครือข่ายสำหรับการรับส่งข้อมูลขาเข้าและขาออก
5. พื้นที่ว่างในดิสก์
6. ปริมาณงาน

ข้อความค้นหาอาจช้าลงเมื่อเมตริกเหล่านี้เกินเกณฑ์ที่กำหนด คุณต้องดูจุดข้อมูลในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อทำความเข้าใจปัญหาด้านประสิทธิภาพ

จุดข้อมูลที่จำเป็นต้องวัดขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น:

• ประเภทฐานข้อมูล:

  • เชิงสัมพันธ์
  • ในหน่วยความจำ
  • ไม่มี SQL
  • คลังข้อมูล

• เซิร์ฟเวอร์โฮสต์อย่างไร:

  • ภายในองค์กร
  • บนคลาวด์

ไม่มีวิธีเดียวในการตรวจสอบตัววัดฐานข้อมูล ขึ้นอยู่กับปัจจัยที่แตกต่างกัน

3. วัดประสิทธิภาพของแอป Rails โดยใช้ AppSignal

การจัดการตัวชี้วัดประสิทธิภาพทั้งหมดของคุณอาจเป็นเรื่องยากหากไม่มีศูนย์กลางที่ช่วยให้คุณมองเห็นคำค้นหาทั้งหมดได้ การเพิ่มโค้ดประสิทธิภาพให้กับทุกบล็อคโค้ดอาจเป็นเรื่องยุ่งยากและไม่สามารถจัดการได้

ด้วยเครื่องมืออย่าง AppSignal คุณสามารถรวมการวัดประสิทธิภาพเข้ากับแอปพลิเคชันของคุณได้อย่างง่ายดาย AppSignal รองรับ Rails ทันที เรียนรู้เกี่ยวกับกระบวนการติดตั้ง AppSignal อย่างง่ายจากเอกสาร 'AppSignal for Ruby'

ตัวชี้วัดที่สำคัญบางประการที่ต้องจับตาดูคือ:

• การค้นหาช้า
• ประสิทธิภาพของฐานข้อมูลตามปริมาณงาน
• N+1 ข้อความค้นหา
• เวลาแฝงของฐานข้อมูล
• จำนวนการเชื่อมต่อที่ใช้งานอยู่

แดชบอร์ด AppSignal อาจมีลักษณะดังนี้:

7 วิธีในการเพิ่มประสิทธิภาพฐานข้อมูล Ruby on Rails

1. กำลังโหลดคำถาม N+1 อย่างกระตือรือร้น

แบบสอบถาม N+1 เป็นปัญหาประสิทธิภาพฐานข้อมูลที่พบบ่อยที่สุด ให้เราดูตัวอย่างของ 149 แบบสอบถามที่คุณมีสองรุ่น — ผู้ใช้และโครงการ:

ตอนนี้ ถ้าคุณต้องการค้นหาชื่อผู้ใช้และชื่อโครงการ ให้รันโค้ดต่อไปนี้:

โค้ดด้านบนจะสอบถามฐานข้อมูลในแต่ละลูปและทำให้เกิดปัญหาด้านประสิทธิภาพ จำนวนคำค้นหาทั้งหมดที่ดำเนินการจะเป็นจำนวนผู้ใช้ + 1

การกำจัดปัญหานี้ทำได้ง่ายมาก:กระตือรือร้นที่จะโหลดการเชื่อมโยง เพียงเพิ่ม 151 ที่ส่วนท้ายของแบบสอบถาม:

ตอนนี้ การดำเนินการวนซ้ำจะไม่สืบค้นฐานข้อมูล เนื่องจากการสืบค้นข้างต้นกระตือรือร้นที่จะโหลดโปรเจ็กต์:

Rails 6.1 ให้การโหลดที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมโยงนั้นถูกโหลดอย่างกระตือรือร้นก่อนที่จะเข้าถึง หากต้องการเปิดใช้งานการโหลดแบบเข้มงวด ให้เพิ่มบรรทัดต่อไปนี้ในโมเดล:

ตอนนี้ เมื่อคุณพยายามเข้าถึงโปรเจ็กต์โดยไม่ต้องโหลด Rails จะส่ง 160 ข้อยกเว้น

หากคุณไม่มี Rails 6.1 คุณสามารถใช้อัญมณีอย่าง Bullet ได้

2. ใช้ดัชนีฐานข้อมูล

ฐานข้อมูลจัดทำดัชนีเพื่อช่วยดึงข้อมูลเร็วขึ้น การใช้คำสั่งอธิบายที่เรากล่าวถึงก่อนหน้านี้ คุณจะสามารถทราบได้ว่าแบบสอบถามใช้ดัชนีที่เหมาะสมหรือไม่

คุณสามารถเปลี่ยนการสืบค้นที่ช้าเพื่อใช้ดัชนีที่มีอยู่แล้วหรือดัชนีที่เพิ่มเข้ามาซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้

มีดัชนีที่แตกต่างกันสี่ประเภทใน MySQL:

1. คีย์หลัก - ดัชนีจะถูกเพิ่มลงในคีย์หลักโดยอัตโนมัติ ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าคีย์จะไม่ซ้ำกัน
2. ไม่ซ้ำกัน - ดัชนีคีย์ที่ไม่ซ้ำช่วยให้แน่ใจว่ารายการที่เพิ่มในแอตทริบิวต์จะไม่ซ้ำกันเสมอ
3. ดัชนี - เพิ่มไปยังแอตทริบิวต์อื่นที่ไม่ใช่คีย์หลัก
4. ข้อความฉบับเต็ม - ช่วยในการสืบค้นข้อมูลแบบอักขระ

ดัชนีจะถูกจัดเก็บในรูปแบบ B-Tree หรือ Hash

คุณสามารถเพิ่มดัชนีลงในฟิลด์เดียวหรือสร้างเป็นองค์ประกอบของหลายฟิลด์ได้ ดัชนีผสมมีประโยชน์ในการเพิ่มประสิทธิภาพการสืบค้นที่มีหลายช่อง เมื่อใช้เพียงดัชนีเดียว จำเป็นต้องมีการสแกนชุดข้อมูลขนาดใหญ่

ตัวอย่างเช่น ในแบบสอบถามต่อไปนี้ มีสองฟิลด์:

อาจมีผู้ใช้จำนวนมากในโครงการ 175 และช่องประเทศจะถูกสแกน นี่อาจเป็นกระบวนการที่ช้าเนื่องจากมีชุดข้อมูลผลลัพธ์ขนาดใหญ่ ในกรณีนี้ คุณสามารถเพิ่มดัชนีคอมโพสิตลงในช่องโครงการและประเทศเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพได้

คุณสามารถเพิ่มดัชนีลงใน Rails ด้วยคำสั่งการย้าย ActiveRecord ต่อไปนี้:

ดัชนีเดี่ยว:

ดัชนีคอมโพสิต:

3. ใช้ขีดจำกัด

ยิ่งมีการส่งคืนเรกคอร์ดมากเท่าใด ประสิทธิภาพก็จะช้าลงเท่านั้น เป็นการดีกว่าถ้าทำหลายแบบสอบถามมากกว่าแบบสอบถามเดียวที่ส่งคืนชุดข้อมูลขนาดใหญ่

หากต้องการดึงข้อมูล 100 ชุดถัดไป คุณสามารถใช้ออฟเซ็ต:

สิ่งนี้จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก สิ่งหนึ่งที่ควรจำไว้ก็คือ เมื่อมีออฟเซ็ตที่สูงกว่า การสืบค้นก็จะช้าลง เพิ่มขีดจำกัดให้กับออฟเซ็ต

4. ใช้ 188 หากต้องการโหลดรายการจำนวนมาก

เมื่อวนซ้ำบันทึก ให้จัดกลุ่มบันทึกใน Rails เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น:

การดำเนินการนี้จะสอบถามบันทึกทั้งหมดในฐานข้อมูลเพียงครั้งเดียว และทำให้เกิดปัญหาประสิทธิภาพของหน่วยความจำและฐานข้อมูล

ใช้ 192 หรือ 206 จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยดำเนินการเดียวกันในชุด: