腳本之家服務(wù)器常用軟件

快捷導航

聊聊Flare應(yīng)用前后端性能優(yōu)化問題

更新時間：2022年02月09日 14:43:38 作者：蘇洋

這篇文章主要介紹了Flare應(yīng)用前后端性能優(yōu)化,制作?flare?的過程，其實也是?flame?性能調(diào)優(yōu)的過程。不過在解決問題之前，我們首先得能定位問題有哪些，帶著這些問題一起通過本文學習吧

寫在前面

在聊 flare 之前，我想先聊聊 flame。

flame 是一個顏值在線的導航頁項目，你可以將你常用的書簽和在線應(yīng)用存儲在它上面。它由一個波蘭小哥創(chuàng)建，項目地址是 https://github.com/pawelmalak/flame

Flame 默認界面

在試用之后，我覺得項目還不錯，于是稍作調(diào)整，封裝了一個新的鏡像：https://github.com/soulteary/docker-flame

新封裝的應(yīng)用

在項目文檔中，記錄了我的修改：

簡化程序功能和依賴（如K8S），減少軟件包體積，重構(gòu)了一些細節(jié)邏輯，簡化應(yīng)用啟動流程。
重寫了天氣獲取邏輯，使用城市名稱替換經(jīng)緯度來獲取天氣數(shù)據(jù)。
對程序已有的一些小 BUG 進行了修復，支持中文搜索。
對程序進行了簡單的漢化。

但是隨著深入使用，我發(fā)現(xiàn)頁面有著比較大的性能問題。

因為波蘭小哥采用了 SPA 方案，項目內(nèi)又包含了 6700 多個 SVG 圖標、以及若干網(wǎng)頁字體，并且在接口上有一些小問題，導致了頁面體積非常大，接口請求數(shù)量也非常多。

甚至當你上傳一些包含元素比較多的 SVG 作為你書簽圖標的時候，由 React 觸發(fā)的頁面渲染會造成瀏覽器卡死。

我大概有幾百個書簽需要處理，預估未來書簽數(shù)量還會增長，所以我使用程序批量創(chuàng)建了接近一千個書簽。然后我發(fā)現(xiàn)渲染如此多的書簽，頁面會出現(xiàn)卡頓，甚至在頁面內(nèi)搜索包含關(guān)鍵詞的書簽也會感受到明顯的掉幀。

所以，我決定重新寫一個輕量一些的程序，來解決我的需求。新的項目地址在這里，如果你好奇的話，可以試試看：https://github.com/soulteary/docker-flare

制作 flare 的過程，其實也是 flame 性能調(diào)優(yōu)的過程。不過在解決問題之前，我們首先得能定位問題有哪些。

應(yīng)用性能問題分析

關(guān)于這個應(yīng)用的性能優(yōu)化，其實并不復雜，和傳統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化差別不大：優(yōu)先減少計算量，在實在減少不了的情況下使用計算效率更高的方式來解決問題。

不過結(jié)合使用場景來說，在分析技術(shù)問題之前，可以先從功能入手。

對于我不適用的功能

首先從功能上看，我不需要這個應(yīng)用與 Docker 集成，提供“服務(wù)發(fā)現(xiàn)”功能。比如在我啟動容器后，這個應(yīng)用會自動將新啟動的容器作為書簽或者應(yīng)用進行添加。

其次，在擁有自己的 SSO 服務(wù)之后，我也不再需要使用簡單的賬號密碼登錄之類的功能，所以這個功能也可以去掉。

最后，關(guān)于書簽數(shù)據(jù)的存儲，我覺得在缺少用戶體驗非常棒的 Web 編輯器的前提下，可能不如配置聲明的方式更易于管理和維護。（你可以使用任何你喜歡的編輯器來更新和維護內(nèi)容，你可以使用 Git 或者任何你喜歡的方式，以白盒形式保存你自己的數(shù)據(jù)）。

基于上面的變化，我大概可以少寫幾個部分的代碼：容器（Docker & K8S）集成、登錄鑒權(quán)、應(yīng)用和書簽，以及書簽分類的 “CRUD”。

前端架構(gòu)中的問題

Flame 項目中，作者使用都是 create-react-app 腳手架創(chuàng)建的項目，項目依賴為： React v17 + TypeScript + Redux，為了提供簡潔一致的圖標，作者在前端引入了 Templarian/MaterialDesign-JS，一個被精心處理過的 DOM 結(jié)構(gòu)非常簡單的 SVG 圖標庫。

在使用構(gòu)建工具打包、服務(wù)端 GZip 壓縮之后，需要傳輸接近 1MB 的資源，原始腳本程序體積接近 3MB。相對膨大的程序體積導致了頁面加載和執(zhí)行時間都會比較長。比如頁面頁面首次渲染時間在 1s 上下浮動，多數(shù)情況下會超過 1s，完成時間一般都在 1.5s 以上?？赡苁亲髡邔τ诜?wù)端程序開發(fā)不夠熟悉，雖然在前端進行應(yīng)用配置更新時會復用接口，但是在內(nèi)容頁面展示時，會調(diào)用多達8個接口。此外，為了在頁面中展示和更新天氣信息，波蘭小哥還使用了 WebSocket 來進行數(shù)據(jù)交互。

Flame 應(yīng)用性能概覽

其他的問題，在文章前面已經(jīng)提到過了，就不贅述了。

后端架構(gòu)中的問題

項目使用的技術(shù)棧為 Node.js，Web 框架為市占率非常高的 Express 的最新版本，ORM 框架選擇的則是 Sequelize，數(shù)據(jù)存儲落地為 SQLite3 。上面的選擇粗看問題不大，如果應(yīng)用不需要公開提供瀏覽訪問，應(yīng)該不會出現(xiàn)任何性能問題。

但是，如果我們仔細觀察服務(wù)響應(yīng)，會發(fā)現(xiàn)有一些請求的響應(yīng)的時間非常長，比如頁面資源、比如對于頁面至關(guān)重要的 JS 程序資源，它們的獲取都消耗了接近 400ms。

Flame 網(wǎng)絡(luò)請求記錄

此外，前端發(fā)起了多次請求來獲取數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)存儲使用 SQLite，如果提供公開內(nèi)容訪問，很容易遇到性能瓶頸。

針對應(yīng)用進行改進

當我們清楚了解到上面的問題之后，比如容易采取的方案是：基于原程序進行重構(gòu)調(diào)整，簡化前端請求、合理拆分模塊、處理資源加載和執(zhí)行時機，調(diào)整數(shù)據(jù)存儲和處理方式，提高服務(wù)端響應(yīng)能力等組合拳。然而，這會是最簡單和收益最高的方案嘛？

調(diào)整前端實現(xiàn)

如果說在需要交互的頁面程序中使用 MVVM 框架會有較高的收益和性價比，那么在缺少多端組件代碼復用、沒有服務(wù)端渲染需求的場景下，使用這類框架則是一個性價比不高的選擇。

或許有同學會問，如果不使用 React、Vue、Angular 這類框架，難道在 2022 年還要再拾起 jQuery 等老的工具嗎？雖然可以，但其實在近乎于純展示的場景下，我們可以脫離 JS 來實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能和簡單的交互，比如自動獲取焦點、菜單按鈕的激活狀態(tài)變化、甚至是帶有動畫效果的天氣圖標。

所以，在調(diào)整實現(xiàn)的時候，其實還有一個選擇：不使用任何腳本。

Flare 無腳本實現(xiàn)的渲染效率

在完成程序之后，我們可以看到從服務(wù)器獲取整個頁面數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)解析、樣式計算、元素布局、頁面繪制的完整時間在 33ms（包含了 idle 等待時間），其中關(guān)鍵流程的時間消耗加起來不到 10ms，而完成頁面渲染的時間更是縮短到了 1.65ms。

在得到了頁面快速渲染能力之后，即使不使用瀏覽器針對資源進行緩存，加速渲染，我們也能夠做到頁面切換的“無刷新”瀏覽（因為渲染速度足夠快）。

調(diào)整后端實現(xiàn)

雖然我非常喜歡使用 Node.js，以往也分享過你所未知的3種Node.js代碼優(yōu)化方式，但是，為了能夠低成本提高高性能的資源響應(yīng)，這里進行技術(shù)棧切換是必要的：比如 Golang。

在使用 Golang 簡化程序功能后，程序?qū)τ诿總€請求的響應(yīng)基本能夠保持在幾毫秒的水平（受限于網(wǎng)絡(luò)傳輸），相比較之前大概下降了2～3個量級。頁面關(guān)鍵的 DOM ContentLoad 時間更是縮短到原來的八分之一。

Flare 優(yōu)化過后批量請求狀況

結(jié)合上面的前端優(yōu)化提到的渲染時間來粗略估計，從資源下載到渲染加起來都不到 10ms，如果不是瀏覽器的一些限制，繪制幀率應(yīng)該能夠遠超 60 幀，進一步滿足我們實現(xiàn)“即使刷新了也比沒一些沒刷新的實現(xiàn)還順滑”。

上面的實現(xiàn)中，我將頁面圖標請求和頁面文檔進行了拆分，在書簽數(shù)量和圖標種類不多的場景下，或許并不是最優(yōu)的方案，但是一旦書簽數(shù)量級到幾百、上千之后，你會發(fā)現(xiàn)圖標拆分可以極大地提升性能。

當然，為了滿足數(shù)量比較少的場景，我也對合并輸出進行了實現(xiàn)，算上網(wǎng)站 favicon 獲取，一共只有兩個請求。在書簽不是很多的時候，渲染性能甚至比文檔和資源拆分輸出效率更好。

Flare 請求合并模式下的網(wǎng)絡(luò)請求

圖標資源優(yōu)化

Flame 使用的方案是讀取后端接口配置，從前端腳本中動態(tài)創(chuàng)建 SVG 圖標并插入文檔中，F(xiàn)lare 程序默認的方式則是將 SVG 和文檔拆分，以應(yīng)對大量書簽狀況下的頁面性能問題。

雖然解決了頁面性能問題，但是服務(wù)端 IO 問題卻會伴隨而來，所以這里還需要處理資源在服務(wù)端的釋放和讀取問題，盡量將資源的磁盤 IO 變?yōu)榱恪?/p>

聽起來比較玄乎，但其實結(jié)合代碼生成的方式，還是蠻好實現(xiàn)的。當然，因為 Go 存在自動 GC，所以在不同的資源被使用的時候，會出現(xiàn)大量內(nèi)存的分配，影響效率，這里可以考慮使用持久化方案來解決問題，處理起來挺有意思的，受限于篇幅和主題就不展開啦。有一部分我在前兩篇文章中提到了，關(guān)于 Golang 嵌入資源的使用和優(yōu)化。

前段時間折騰 Go Emed 的記錄

比如，在不針對 HTTP 服務(wù)實現(xiàn)做任何優(yōu)化、限制運行資源為兩核心的前提下，僅優(yōu)化資源 IO 后，能達到穩(wěn)定 3ms 輸出資源，每秒提供2萬7千次以上的響應(yīng)服務(wù)。

容器鏡像的優(yōu)化

除了常規(guī)優(yōu)化之外，容器時代的應(yīng)用，鏡像優(yōu)化也是非常關(guān)鍵的。容器優(yōu)化方式，我在前面的文章反復提過多次，所以也不再展開了，感興趣可以自行翻閱之前的內(nèi)容。

# docker images | grep fla                 
soulteary/flare       0.1.1      22b18ad73c66        12MB
soulteary/flaume      2.2.0      b39fffc0ca81        152MB
pawelmalak/flame      2.2.0      fa47c93c0af6        179MB
pawelmalak/flame      2.0.0      729b0fcea7f0        190MB

可以看到，相比較原版程序，優(yōu)化后的程序在本地解壓后的尺寸大概是之前十五到十六分之一。