前端学Serverless系列--性能调优

Posted 2021-04-05 TencentServerless

Serverless云函数的优点是支持高并发，理论上无限自动扩容，但也有其自身的缺点，如冷启动特性导致冷启动的时延比较高。那么实际上性能如何，是否还有性能优化的空间和手段呢？

最近试点Serverless的一个项目是从原有的node服务迁移到腾讯云函数Serverless的。既然是项目迁移，那么就要对比一下迁移前后的性能了。

压测方案

从测试同事那很快就找到压测大师这个工具，压测大师配置和报告都还算比较完善，是腾讯出的。

缺点是：发请求的时间间隔有限制，最大只能隔1分钟，那就无法纯测试云函数的冷启动了，不过每个阶段都有自动增加人数，也能间接测试到冷启动到性能，看到测试结果时不时飙升到高耗时，那就多数就是冷启动的耗时。

压测大师链接：https://wetest.qq.com

如果测200以内的并发人数，可以直接测试。如果需要测高于200人数的并发量，需要先进行域名验证(具体可以看压测大师提示并操作即可)，就是放一个key到你的域名根目录下，可以让压测大师可以访问到。

这就带来了新难题，因为腾讯云自动生成的api网关链接下必然会有http://yourdomain/release/这个环境的路径，根本无法将key放到根目录下。

腾讯云也提供了一个路径映射的功能，可以将这个/release/的路径去掉，但是这个功能绑定在了自定义域名中，就是说，首先你得有一个自己的域名。

和腾讯云的产品反馈这个问题之后，产品同学将这个需求加到了排期中。

我暂时从同事那借用了一个子域名，继续将测试工作进行下去。

注意：需要在腾讯云备案了的域名。可以绑定一个子域名，在个人的域名管理界面中，通过cname指向腾讯云的API网关域名即可。

如果你要支持https的话，还需要申请个证书。有免费的可以申请，同一个主域名可以申请20个。申请完成之后，将证书上传到腾讯云即可。

如果不需要https，直接选http就可以了，准备工作都OK了。

评测及优化

选择测试的CGI，初步是要比较两者的链路，所以选取一个简单的逻辑，只有一个数据库查询的CGI，压力从低到高进行尝试。

刚尝试到200并发人数到时候，成功率就有点不对劲了，只有80%多？

分析问题

后来查了一下云函数的日志，问题就比较明了了。

虽然说是理论上可以无限扩容，但是也要配置给不给这个上限。

分析问题

将耗时比较长的部分和云函数开发一起分析，发现耗时主要集中在：

1. 函数调用：代码本身执行时间为70ms~115ms左右，路径耗时从5ms~600ms不等。

2. 热启动：也就是代码本身执行的时间，这个主要是逻辑和需要调用第三方应用的耗时。这个压测例子的耗时就会在50ms之内，20ms左右。腾讯云同学反馈启动性能很快就有大的改善。

3. 现在有一些大于5s的，那些耗时都在路径上或者有可能在单节点处理能力上。具体消耗在哪里暂时看不出来。

优化方案

进行了代码的优化，实际上耗时最大的请求的确有所改善，但是平均值和90%的值还是被一些高耗时拉高。

但是实际上压测大师测的结果依然没有达到很理想，下面汇总一下截止目前阶段的结果。

进一步分析

理论上云函数服务该做的优化都做了，而且理论表现应该不会这么差？

后来腾讯云的同事用python写了脚本来自己压测，发现200并发的平均耗时在200ms之内，而且超过200ms的请求也在可数之内。

由于两个测试的结果不一致，从自己写的脚本和wetest压测方案两方展开分析。

1. 脚本尽量去还原wetest的方案，如异地部署，阶梯增加并发，并且每个阶段维持30s。

2. 直接找到了wetest的后台同事进行问题沟通，尝试了长连接、短连接、多IP压力源、去掉日志打印等操作。

结果：这个压测结果其实已经达到了我们预设的优化目标，平均在200ms之内。

以下还是wetest的压测结果（短连接+多IP）。

其中还有一个很有意思的结果，长连接下的压测结果：

那么到底是什么原因导致了这个结果的差异呢？

答案为：“网络连接耗时”。

在这个例子中，将长连接改成短连接，从一地压测改成多IP压测，效果最为明显，去掉日志打印也一定程度减少了压测源的性能损耗。

用户侧对比评测

既然地域不同，网络不同，耗时差异这么大，那么真实的用户耗时到底如何呢？

红色的是Serverless，黄色的是原来的NodeServer。

分析问题

1、针对Serverless做了优化：将非简单请求改成简单请求，减少一次“预检”请求，加上dns-prefetch，并加上了NodeServer原来的请求耗时进行对比。

刚开始是因为设置了header头，浏览器认为这个是非简单请求。

非简单请求的CORS请求，会在正式通信之前，增加一次HTTP查询请求，称为"预检"请求（preflight）。浏览器先询问服务器，当前网页所在的域名是否在服务器的许可名单之中，以及可以使用哪些HTTP动词和头信息字段。只有得到肯定答复，浏览器才会发出正式的XMLHttpRequest请求，否则就报错。更详细可以查阅跨域资源共享 CORS 详解：http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/04/cors.html

图为一个请求产生了两个请求，第一个是预检请求，其中method为OPTION， 返回状态码是204。

如果要用到非简单请求的时候，服务端响应CORS的设置要注意到：

如果单选具体的GET，POST，可以在API网关中的API管理中设置是否支持CORS，如果需要支持多个的请求方法的话，就只能后端业务处理。

2、优化之后，发现Serverless的请求依然比NodeServer慢100ms左右。

继续分析发现：Serverless的请求会比NodeServer请求多一个Initial connection和SSL的时间。

为什么NodeServer没有呢，因为测试的页面和发请求的页面是同域的，所以这部分时间省了。为什么之前Serverless没有发现呢，因为socket连接之后没有那么快销毁，在页面重复刷新的时候，反而看不到这个耗时。

需清理一下socket： chrome://net-internals/#sockets

就可以复现了，那么这个耗时差距的原因就很明显了。

我做了一个简单页面进行测试，发现这样的结果。Serverless和NodeServer的全程耗时其实差不太多，但是TCP连接和SSL时间会长很多。

这是为什么呢？因为测试的这个Serverless是部署在上海的，而我是在深圳进行测试的。

之后再做了一个测试，加了一个部署在广州的云函数。

结果很明显。

异地访问部署的问题，因为原有的NodeServer接入了STGW。

STGW全称Secure Tencent Gateway，腾讯安全云网关，是一套实现多网统一接入，支持自动负载均衡的系统。由于STGW提供了就近接入和SSL加速，所以这两部分时间都相应有不少的优化。

那么Serverless能不能用多地部署，就近接入来解决这个问题呢。

目前Serverless的云函数和API网关都是地域隔离的。也就是说广州的API网关对应广州的云函数，不能一个网关对多个地域的云函数。这个需求和腾讯云的产品沟通之后，也纳入到了以后的规划建设当中。

那么我们目前有没有折中的方案呢？

我们设想了一些中转的方案：

最后我们选择了最右侧的方案，主要是简单。

而且还可以继续通过在header中设置preconnect减少TCP握手和SSL的时间。

<link rel="preconnect" href="//example.com">

preconnect的兼容性情况：

使用之前：

使用了之后的效果：

可以看到Initial connection 和 SSL的时间是可以直接节省掉了，在网络差的情况下，这部分节省的时间更为显著。

小结

Serverless云函数性能评测和优化结果：

在API网关监控到到耗时（不包括网络时间和握手时间）

目前腾讯云Serverless云函数的响应性能已经达到了需要即时返回场景的可用状态，期待未来更优秀的性能。

1、压测方案、问题分析

1）wetest是腾讯公司支持的通用压测方案，要用好也要对里面提供的设置了解清楚用法和用途。

2）测试不限于压测工具，本地脚本、浏览器network分析、线上用户test等等都可以尝试用来评测分析。

2、性能优化方案

• 期待云方面的优化：

1. 允许客户设置并发上限

2. 冷启动、热启动、实例保留策略的优化

3. 架构升级（测试中）

4. 就近接入（待规划）

• 代码方面的优化：

1. 代码逻辑和第三方调用

2. 拆分不常用功能，减少代码量

3. 使用预加载减少connect的时间（preconnect）

4. 接入STGW进行转发

写在最后

1、云函数在国内处于高速发展阶段，应用的过程中还会遇到各种问题，不过腾讯云的同事们积极响应，主动和我们一起寻找问题解决问题，最终一起共同成长。

2、云函数目前的特点不适合有状态的应用，但是这个不是必然的，这个问题有了合适的方案之后，就不会再是问题。

作者简介

龙永霞：腾讯高级前端开发工程师。目前在在线教育负责企鹅辅导业务的开发工作。对前端性能优化，全栈开发有浓厚的兴趣。