淺談面向性能的開發

背景

大部分者開發者入行都是功能實作角度入行，大部分測試人員也是相似的經曆。一般項目都是最後時間跟性能較勁，由于系統的複雜性和變更的成本等導緻性能工作多數是草草收尾。有沒有更好的工程實踐呢？

有！

感謝剛入行的幾年的開發工作經曆，養成了面向性能、面向穩定性、面向功能的持續開發實踐的習慣。現在這裡分享給大家！

定義

本文所談的開發包括需求、設計、實作、測試，即廣義的開發。

面向性能的需求分析

離開業務需求談高性能容易陷入為技術而技術的陷阱。抛開資源、成本談高性能則容易導緻不必要的項目投入。

正常産品、系統除了功能需求外，都會伴随着性能需求。隻是因其隐蔽性，導緻不是所有的需求提出者都能想到或能給出準确的性能需求。此時就需要系統架構師幫助客戶梳理和制定合理的性能需求。性能需求至少包括以下幾個角度的資訊：

• 什麼場景？
• 什麼資料量下？
• 多大的業務并發情況下？
• 多大的計算、網絡的資源基礎上？
• 怎麼定義一個性能評估模型？如 TPCC。

面向性能的架構設計

所有架構都有其基礎的性能損耗，一方面是性能得以實作的基礎，另一方面也是性能上限的瓶頸。

• 比如引入了緩存就可能比不用緩存的要高性能，但同時引入了資料一緻性問題，增加了系統的複雜度和脆弱性；
• 比如引入的異步處理，增加了回報的及時性，同時導緻原本一次性的操作被分解為多個操作的協同；
• 比如引入了微服務架構，擷取了水準擴充能力，但因增加了服務間調用增加系統性能的損耗。

要逐漸積累一些基本基本元件的性能資料。

• 如廣域網的通訊時間幾十毫秒很常見；
• 比如資料庫的讀取和寫入是有很大的不同；
• 比如很多系統都有隐式的緩存，如資料庫、檔案系統。

要知道架構設計的重點之一是平衡各種需求

• 功能需求
• 性能需求
• 容量需求
• 穩定性需求
• 可維護性需求

要将系統的性能需求拆解為子系統、子子產品的性能需求，比如整體對外需要 1 秒完成資料處理，有代理、計算、存儲 3 個環節，則留給計算環節的平均耗時為多少？

面向性能的系統實作

在很多情況下，系統實作和系統設計是彼此交錯的兩類工作。在将系統架構落實為系統實作時，要從多個層次來實作系統。一些好的開發實踐包括：

• 在開發過程中，除了設計面向功能測試的單元測試外，還要開發面向性能的測試架構；
• 建構符合性能測試需求的基礎資料；
• 随着代碼的推進，周期性運作性能測試架構，持續跟蹤性能劣化的趨勢，将其控制在需求範圍内；
• 同樣的功能有 N 種實作方式，但性能千差萬别，甚至 do while 和 for 都要反複權衡寫法。

性能測試與性能優化

性能測試本質上是性能摸底，性能測試不能改變系統的性能，但有助于對系統性能名額、性能瓶頸達成共識。

性能測試的設計考驗的是技術人員的綜合能力。

性能測試的執行考驗的是技術人員的耐心和細心。

性能測試的度量有時會幹擾被測對象的性能，如寫日志、輸出到螢幕、測試資料的累計都可能拉低系統的性能。

性能優化的推進需要有系統的視野，不要過早陷入局部優化的泥潭，至少要做好 2 個準備，以形成改進的閉環：

• 系統分段度量的能力
• 系統改進度量的能力

性能神話

• 期望在測試階段能優化性能

木已成舟，架構是性能優化的天花闆，代碼是性能優化的限制。

• 期望性能開發的銀彈

從項目角度看，加緩存不一定成本效益高；一個系統上的性能開發經驗不一定能遷移到另一個系統上，注意場景、資源等的差異。

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