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转载:erlang程序优化点的总结

简介: erlang程序优化点的总结(持续更新) 转自:http://wqtn22.iteye.com/blog/1820587   转载请注明出处   注意,这里只是给出一个总结,具体性能需要根据实际环境和需要来确定 霸爷指出,新的erlang虚拟机有很多调优启动参数,今后现在这个方面深挖一下。

erlang程序优化点的总结(持续更新)

转自:http://wqtn22.iteye.com/blog/1820587

 

转载请注明出处  

注意,这里只是给出一个总结,具体性能需要根据实际环境和需要来确定

霸爷指出,新的erlang虚拟机有很多调优启动参数,今后现在这个方面深挖一下。

1. 进程标志设置:

       消息和binary内存:erlang:process_flag(min_bin_vheap_size, 1024*1024),减少大量消息到达或处理过程中产生大量binary时的gc次数

       堆内存:erlang:process_flag(min_heap_size, 1024*1024),减少处理过程中产生大量term,尤其是list时的gc次数

       进程优先级:erlang:process_flag(priority, high),防止特殊进程被其它常见进程强制执行reductions

       进程调度器绑定:erlang:process_flag(scheduler, 1),当进程使用了port时,还需要port绑定支持,防止进程在不同调度器间迁移引起性能损失,如cache、跨numa node拷贝等,当进程使用了port时,主要是套接字,若进程与port不在一个scheduler上,可能会引发严重的epoll fd锁竞争及跨numa node拷贝,导致性能严重下降

  2. 虚拟机参数:

     +S X:X :启用调度器数量,多个调度器使用多线程,有大量锁争用

     -smp disable :取消smp,仅使用单线程,16个-smp_disabled虚拟机性能高于+S 16:16

     +sbt db :将scheduler绑定到具体的cpu核心上,再配合erlang进程和port绑定,可以显著提升性能,但是如果绑定错误,反而会有反效果

  3. 消息队列:

     消息队列长度对性能的影响主要体现在以下两个方面:进程binary堆的gc和进程内消息匹配,前者可以通过放大堆内存来减少gc影响,后者需要谨慎处理。

     若进程在处理消息时是通过消息匹配方式取得消息,同时又允许其它进程无限制投递消息到本进程,此时会引发灾难,匹配方式取得消息会引发遍历进程消息队列,如果此时仍然有其它进程投递消息,会导致进程消息队列暴涨,遍历过程也将增大代价,引发恶性循环。已知模式有:在gen_server中使用file:write(raw模式)或gen_tcp:send等,这些操作都是erlang虚拟机内部通过port driver实现的,均有内部receive匹配接收,对于这些操作,最好的办法是将其改写为nif,直接走进程堆进行操作,次之为将file:write或gen_tcp:send改写为两阶段,第一阶段为port_command,第二阶段由gen_server接收返回结果,这种异步化可能有些正确性问题,对于gen_tcp:send影响不大,因为网络请求本身要么同步化要么异步化,都需要内部的确认机制;对于file:write影响较大,file:write的错误通常为目录不存在或磁盘空间不足,确保这两个错误不造成影响即可,同时如果进程的其它部分需要使用file的其它操作,必须首先清空之前file:write产生的所有file的port消息,否则有可能产生消息序列紊乱的问题。

     对于套接字的接口调用,可以参考rabbitmq的两阶段套接字发送方法,而对于文件接口调用,可以参考riak的bitcask引擎将文件读写封装为nif的方法

  4. 内存及ets表:

     ets表可以用于进程间交换大数据,或充当缓存,以及复杂匹配代理等,其性能颇高,并发读写可达千万级qps,并有两个并发选项,在建立表时设置,分别是{write_concurrency, true} | {read_concurrency, true},以允许ets的并发读写

     使用ets表可以绕过进程消息机制,从而在一定程度上提高性能,并将编程模式从面向消息模式变为面向共享内存模式

  5. CPU密集型操作:

     erlang执行流程的问题:

       1. 其指令都是由其虚拟机执行的,一条指令可能需要cpu执行3-4条指令,一些大规模的匹配或遍历操作会严重影响性能;

       2. 其bif调用执行过程类似于操作系统的系统调用,需要对传入参数进行转换,在大量小操作时损失性能较为严重

       3. 其port driver流程较为繁冗复杂,需要经历大量的回调等,一般的小功能操作,不要通过port driver实现

     建议:

       字符串匹配不要通过list进行,最好通过binary;单字节匹配,尤其是语法解析,如xmerl、mochijson2、lexx等,尽管使用binary,但是它们是一个字节一个字节匹配的,性能会退化到list的水平,应该尽量将其nif化;

       对于一些小操作,反而应该去bif化、去nif化、去port driver化,因为进入erlang内部函数的执行代价也不小;

       已知的性能瓶颈:re、xmerl、mochijson2、lexx、erlang:now、calendar:local_time_to_universal_time_dst等

  6. 数据结构:

     减少遍历,尽量使用API提供的操作

     由于各种类型的变量实际可以当做c的指针,因此erlang语言级的操作并不会有太大代价

     lists:reverse为c代码实现,性能较高,依赖于该接口实现的lists API性能都不差,避免list遍历,[||]和foreach性能是foldl的2倍,不在非必要的时候遍历list

     dict:find为微秒级操作,内部通过动态hash实现,数据结构先有若干槽位,后根据数据规模变大而逐步增加槽位,fold遍历性能低下

     gb_trees:lookup为微秒级操作,内部通过一个大的元组实现,iterator+next遍历性能低下,比list的foldl还要低2个数量级

     其它常用结构:queue,set,graph等

  7. 计时器:

     erlang的计时器timer是通过一个唯一的timer进程实现的,该进程是一个gen_server,用户通过timer:send_after和timer:apply_after在指定时间间隔后收到指定消息或执行某个函数,每个用户的计时器都是一条记录,保存在timer的ets表timer_tab中,timer的时序驱动通过gen_server的超时机制实现。若同时使用timer的用户过多,则tiemr将响应不过来,成为瓶颈。

     更好的方法是使用erlang的原生计时器erlang:send_after和erlang:start_timer,它们把计时器附着在进程自己身上。

  8. 尾调用和尾递归:

     尾调用和尾递归是erlang函数式语言最强大的优化,尽量保持函数尾部有尾调用或尾递归

  9. 文件预读,批量写,缓存:

     这些方式都是局部性的体现:

     预读:读空间局部性,文件提供了read_ahead选项

     批量写:写空间局部性

       对于文件写或套接字发送,存在若干级别的批量写:

         1. erlang进程级:进程内部通过list缓存数据

         2. erlang虚拟机:不管是efile还是inet的driver,都提供了批量写的选项delayed_write|delay_send,

            它们对大量的异步写性能提升很有效

         3. 操作系统级:操作系统内部有文件写缓冲及套接字写缓冲

         4. 硬件级:cache等

     缓存:读写时间局部性,读写空间局部性,主要通过操作系统系统,erlang虚拟机没有内部的缓存

 10.套接字标志设置:

     延迟发送:{delay_send, true},聚合若干小消息为一个大消息,性能提升显著

     发送高低水位:{high_watermark, 128 * 1024} | {low_watermark, 64 * 1024},辅助delay_send使用,delay_send的聚合缓冲区大小为high_watermark,数据缓存到high_watermark后,将阻塞port_command,使用send发送数据,直到缓冲区大小降低到low_watermark后,解除阻塞,通常这些值越大越好,但erlang虚拟机允许设置的最大值不超过128K

     发送缓冲大小:{sndbuf, 16 * 1024},操作系统对套接字的发送缓冲大小,在延迟发送时有效,越大越好,但有极值

     接收缓冲大小:{recbuf, 16 * 1024},操作系统对套接字的接收缓冲大小

 11. 序列化/反序列化:

     通常情况下,为了简化实现,一般将erlang的term序列化为binary,传递到目的地后,在将binary反序列化为term,这通常涉及到两个操作:

     term_to_binary及binary_to_term,这两个操作性能消耗极为严重,应至多只做一次,减少甚至消除它们是最正确的,例如直接构造binary进行跨虚拟机数据交换;

     但对比与其它的序列化和反序列化方式,如利用protobuf等,term_to_binary和binary_to_term的性能是高于这些方式的,毕竟是erlang原生格式,对于力求简单的应用,其序列化和反序列化方式推荐term_to_binary和binary_to_term

 12. 并发化

     在一些场景下,如web请求、数据库请求、分布式文件系统等,单个接入接口已经不能满足性能需求,需要有多个接入接口,多个数据通道,等等,这要求所有请求处理过程必须是无状态的,或者状态更改同步进入一个公共存储,而公共存储也必须是支持并发处理的,如并发数据库、类hdfs、类dynamo存储等,若一致性要求较高,最好选用并发数据库,如mysql等,若在此基础上还要求高可用,最好选择同步多结点存储,

     mnesia、zk都是这方面的典型;若不需要较高的一致性,类hdfs、类dynamo这类no sql存储即可满足

 13. hipe

     将erlang汇编翻译成机器码,减少一条erlang指令对应的cpu指令数

 

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