提升Ruby on Rails性能的幾個(gè)解決方案

簡(jiǎn)介

Ruby On Rails 框架自它提出之日起就受到廣泛關(guān)注，在“不要重復(fù)自己”，“約定優(yōu)于配置”等思想的指導(dǎo)下，Rails 帶給 Web 開(kāi)發(fā)者的是極高的開(kāi)發(fā)效率。 ActiveRecord 的靈活讓你再也不用配置繁瑣的 Hibernate 即可實(shí)現(xiàn)非常易用的持久化，Github 和 Rubygems 上豐富多樣的 Rails 插件是 Rails 開(kāi)發(fā)高效率的又一有力保障。Rails 是一個(gè)真正徹底的 MVC（Model-View-Controller) 框架，Rails 清楚地將你的模型的代碼與你的控制器的應(yīng)用邏輯從 View 代碼中分離出來(lái)。Rails 開(kāi)發(fā)人員很少或者可能從未遇到過(guò)某些代碼該放于哪一層的困擾，在 Rails 的世界中，你的代碼的職責(zé)很清楚的被定位，你可以輕松的決定出它們應(yīng)該位于哪一層。Rails1.2 之后的版本開(kāi)始支持 Rest Service，通過(guò)這些內(nèi)嵌的特別，你在開(kāi)發(fā)你 Web 應(yīng)用，展現(xiàn)給用戶 HTML 的頁(yè)面的同時(shí)，幾乎不費(fèi)吹灰之力，就可又提供基于 Rest API 的 Web Service，另外，你也可以方便的像使用基本數(shù)據(jù)的 Model 一樣的去消費(fèi)第三方提供的基于 Rest API 的 Web Service。

通過(guò)搜索引擎，你可以找到很多類(lèi)似于用 Ruby On Rails 十五分鐘創(chuàng)建 Blog 系統(tǒng)等類(lèi)似的使用 Rails 進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)的文章。 Ruby On Rails 對(duì)于敏捷開(kāi)發(fā)過(guò)程的也是非常友好，在 Rails 框架中集成了 Unit Test, Function Test 對(duì)你的 Model 和應(yīng)用邏輯進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)這些，你不需要再安裝任何插件或者程序庫(kù)便可方便的進(jìn)行測(cè)試驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，通過(guò) Watir 的支持，你可以輕松的用 Ruby 代碼實(shí)現(xiàn)基于瀏覽器的自動(dòng)測(cè)試。 另外，在 Rspec 等插件的支持下，你甚至可以進(jìn)行行為驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)（Behaviour Driven Development），讓你的測(cè)試代碼變得更加有意義，也更加容易被客戶所接受。

雖然 Rails 的優(yōu)點(diǎn)你可以一下子列出很多，你也可能會(huì)拿出用 Java/Hibernate/Spring/Struts 和 Ruby On Rails 開(kāi)發(fā)同樣功能 Web 應(yīng)用程序的代碼行比較來(lái)舉例，或者提供進(jìn)行 Java/Hibernate/Spring/Struts 和 Ruby On Rails 開(kāi)發(fā)所需要接受的培訓(xùn)資料的書(shū)籍的對(duì)比照片來(lái)舉例，但我們都不可避免的會(huì)面對(duì)可伸縮性（Scalability）的問(wèn)題。很多 Web 應(yīng)用會(huì)面對(duì)大量的用戶群，這樣的應(yīng)用會(huì)遇到很大的并發(fā)帶來(lái)的性能的考驗(yàn)。 Rails 在這一點(diǎn)上，并沒(méi)有讓所有人信服，依然有很多的系統(tǒng)架構(gòu)師和工程師對(duì) Rails 是否適用于開(kāi)發(fā)高負(fù)載高并發(fā)的 Web 應(yīng)用持懷疑的態(tài)度。但不可否認(rèn)，隨著 twitter, friends for sale,basecamp 這類(lèi)大負(fù)載量的應(yīng)用的出現(xiàn)，Rails 也越來(lái)越被認(rèn)識(shí)是可擴(kuò)展的，這些成熟的應(yīng)用也告訴我們，開(kāi)發(fā)出同時(shí)處理數(shù)百萬(wàn)用戶請(qǐng)求的 Rails 應(yīng)用是可能的。Ruby On Rails 框架在可伸縮性上為人詬病無(wú)非集中于以下幾點(diǎn)，Ruby 語(yǔ)言本身性能問(wèn)題，Ruby On Rails 缺少成熟的高性能的應(yīng)用服務(wù)器，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展的支持，互聯(lián)網(wǎng)上缺乏可熟可靠的網(wǎng)絡(luò)提供商等等。 本文將從這些點(diǎn)出發(fā)，介紹具可伸縮性的 Rails 應(yīng)用程序的部署架構(gòu)，以及開(kāi)發(fā)高性能的 Rails 應(yīng)用程序的一些比較好的具體實(shí)踐。

通常的 Web2.0 應(yīng)用，特別是高負(fù)載的應(yīng)用，除了 Web 和應(yīng)用服務(wù)器選擇 , 負(fù)載均衡這類(lèi)部署需要面對(duì)的問(wèn)題之外，通常還必須得面對(duì)后臺(tái)任務(wù)，高性能全文搜索這些開(kāi)發(fā)上的問(wèn)題，這些在 Java 或者 PHP 這些比較成熟的開(kāi)發(fā)環(huán)境里面都有比較成熟的方案，開(kāi)發(fā)和架構(gòu)人員通常都會(huì)有多種選擇，結(jié)合具體應(yīng)用做出架構(gòu)設(shè)計(jì)。在新興的 Rails 社區(qū)，這些還并不完善和成熟，本文將介紹一些高性能可伸縮的 Rails 應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和部署的具體實(shí)踐，針對(duì)通常 Web 2.0 網(wǎng)站所遇到的具體問(wèn)題做出分析和解決方案，旨在給 Rails 開(kāi)發(fā)者提供具體的參考。本文將介紹的內(nèi)容可以用下圖來(lái)綜合表示：
圖 1. 本文總體結(jié)構(gòu)

使用 Nginx+Passenger 來(lái)替代 Apache+Mongrel 來(lái)部署 Rails 應(yīng)用

事實(shí)上，進(jìn)行 Rails 部署可以描述得非常簡(jiǎn)單，我們需要一些機(jī)器配置我們的環(huán)境，為了性能和成本，我們理所當(dāng)然選用 Linux 系列的服務(wù)器，可選的有 CentOS，Debian, Ubuntu Server 等。本文的所有程序，命令以及代碼如非特別說(shuō)明，都默認(rèn)是以 Linux 為基本環(huán)境的。 然后我們需要數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)我們的數(shù)據(jù)，我們可以選用免費(fèi)的 Mysql，然后我們便開(kāi)始開(kāi)發(fā)我們的 Web 應(yīng)用的 Rails 代碼，部署時(shí)，我們需要支持 Ruby On Rails 的應(yīng)用服務(wù)器讓我們的 Rails 代碼跑起來(lái)，這可能是 Rails 自帶的 Webrick，當(dāng)然這個(gè)可能性極小，也可能是 FastCGI, 或者是 Mongrel，Thin, Passenger 等等，然后我們通過(guò) Apache，Nginx，Lighttpd，HAProxy 之類(lèi)的 Web 服務(wù)器訪問(wèn)我們的應(yīng)用服務(wù)器，這個(gè)訪問(wèn)可以直接通過(guò) HTTP 協(xié)議，也可以是 FastCGI，或者是自定義的其它協(xié)議，如此這般，我們便可以通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)我們的應(yīng)用程序了。如下圖所示，這便是通常的 Rails 應(yīng)用程序部署結(jié)構(gòu)。
圖 2. Rails 應(yīng)用程序部署結(jié)構(gòu)

對(duì)于前端的 Web Server，Apache 是事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在 Web 服務(wù)器市場(chǎng)，是占有率最高的，全球大量的網(wǎng)站采用 Apache 來(lái)部署他們的應(yīng)用，Apache 是一款成熟穩(wěn)定的 Web 服務(wù)器，功能非常強(qiáng)大，提供對(duì)幾乎所有 Web 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和框架的擴(kuò)展支持，在對(duì) Rails 框架的支持上，我們可以采用 mod_fcgid 模塊，通過(guò) FastCGI 協(xié)議與 Rails 進(jìn)程通訊?；蛘呃?mod_proxy_balancer 對(duì)后端的獨(dú)立的 Rails 服務(wù)器如 Thin Cluster，Mongrel Cluster 或者 Apach/Nginx+Passenger 進(jìn)行 HTTP 分發(fā)。但 Apache 作為一個(gè)通用的服務(wù)器，在性能上和一些輕量型的 Web 服務(wù)器相差甚遠(yuǎn)。Apache 的 mod_proxy_balancer 模塊的分發(fā)性能不高，比 Nginx 或者 HAproxy 都相差很多，另外，Apache 目前并不支持 Event（事件）模型，它僅支持 Prefork（進(jìn)程）模式和 Worker（線程）模式，每處理一個(gè)鏈接，就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)進(jìn)程或線程，而一些輕量級(jí) Web 服務(wù)器如 Nginx 和 Lighttpd，則都很好地利用內(nèi)核的事件機(jī)制提高性能，極大減少線程或進(jìn)程數(shù)量，降低系統(tǒng)負(fù)載。

Nginx 是一個(gè)輕量級(jí)的高效快速的 Web 服務(wù)器，它作為 HTTP 服務(wù)器和反向代理服務(wù)器時(shí)都具有很高的性能。Nginx 可以在大多數(shù) Unix like OS 上編譯運(yùn)行，并有 Windows 移植版。 Nginx 選擇了 Epoll 和 Kqueue 作為開(kāi)發(fā)模型，它能夠支持高達(dá) 50,000 個(gè)并發(fā)連接數(shù)的響應(yīng)，可以在內(nèi)部直接支持 Rails 和 PHP 程序?qū)ν膺M(jìn)行服務(wù)。另外，Nginx 作為負(fù)載均衡服務(wù)器，也可以支持作為 HTTP 代理服務(wù)器對(duì)外進(jìn)行服務(wù) , Nginx 不論是系統(tǒng)資源開(kāi)銷(xiāo)還是 CPU 使用效率都比 Apache 要好很多。當(dāng)你打開(kāi) Nginx 官方網(wǎng)站，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)如此知名的 Web 服務(wù)器產(chǎn)品的官方主頁(yè)竟然如此簡(jiǎn)單，其實(shí)，Nginx 本身就是一個(gè)安裝非常簡(jiǎn)單，配置文件非常簡(jiǎn)潔，甚至可以在配置文件中使用 Perl 語(yǔ)法。

在處理靜態(tài)文件上， Apache 和 Nginx 都可以勝任。但對(duì)于應(yīng)用服務(wù)器或者是前端的負(fù)載均衡服務(wù)器，我們推薦 Nginx 而不是相對(duì) Nginx 較為重量級(jí)的 Apache。

對(duì)于應(yīng)用服務(wù)器，Mongrel 一度是最流行的部署方式，它的 HTTP 協(xié)議的解析部分是用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的，效率上有所保證。Mongrel 使用了 Ruby 的用戶線程機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程并發(fā) , 但是 Ruby 并不是本地線程 ,Rails 也不是線程安全的，因此 Mongrel 在執(zhí)行 Rails 代碼的過(guò)程中，完全是加鎖的狀態(tài)，那和單進(jìn)程其實(shí)也沒(méi)有太大差別。所有我們?cè)谑褂?Mongrel 來(lái)部署 Rails 應(yīng)用程序時(shí)，一般是在后臺(tái)啟動(dòng)一個(gè) mongrel_cluster 來(lái)啟動(dòng)多個(gè) Mongrel 進(jìn)程，如我們?cè)?mongrel_cluster.yml 中進(jìn)行如下配置可以在 8000~8009 端口啟動(dòng) 10 個(gè) Mongrel 進(jìn)程。
清單 1. Mongrel_cluster.yml 配置

 --- 
 cwd: /var/www/test_app 
 log_file: log/Mongrel.log 
 port: "8000"
 environment: production 
 debug: false 
 pid_file: log/mongrel.pid 
 servers: 10

這樣的部署方式實(shí)際上也限制了 Mongrel 處理大并發(fā)應(yīng)用的能力，在處理大數(shù)據(jù)量請(qǐng)求的時(shí)候，Mongrel 進(jìn)程經(jīng)常被掛過(guò)，但并發(fā)數(shù)一多，就會(huì)出現(xiàn)所有的 Mongrel 進(jìn)都會(huì)被掛過(guò)的情況，這樣前端的服務(wù)器便得不到返回，整個(gè) Web 應(yīng)用就陷入癱瘓。所以，Mongrel 并沒(méi)有被廣泛采用，很多網(wǎng)站寧愿堅(jiān)持使用最古老的 FastCGI 的部署方式也不使用 Mongrel 來(lái)部署應(yīng)用，而且 Mongrel 也停止更新很久，Mongrel 的開(kāi)發(fā)者已完全不再進(jìn)行 Mongrel 的開(kāi)發(fā)了。所以，Mongrel 并不是現(xiàn)在最推薦的 Rails 應(yīng)用服務(wù)器。

Passenger 是類(lèi)似于 mod_php 的 Rails 運(yùn)行環(huán)境，而不是 Mongrel 那樣是獨(dú)立的 Http 服務(wù)器。Passenger 對(duì)目前主流的 apache 和 Nginx 兩大 Web 服務(wù)器都有支持。Passenger 使用起來(lái)極其方便，而且它具有較高的性能，從 Passenger 官方網(wǎng)站公布的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，Passenger 的性能要優(yōu)于 Mongrel 服務(wù)器，目前來(lái)說(shuō)，Passenger 無(wú)疑是最好的選擇。Passenger 繼承了 Rails"不重復(fù)自己"的慣例，通過(guò) Passenger 部署應(yīng)用程序，你僅僅需要將 Rails 項(xiàng)目程序文件上傳到目標(biāo)服務(wù)器，甚至都不需要重啟服務(wù)器，非常簡(jiǎn)單。

要在 Nginx 環(huán)境下安裝運(yùn)行 Passenger, 你僅僅需要如下操作：
清單 2. 安裝 Passenger

 gem install passenger 
 Passenger-install-nginx-module

下面的代碼展示了在 Nginx 上配置 Passenger:
清單 3. 在 Nginx 上配置 Passenger

 http { 
  ... 
  server { 
    listen 80; 
    server_name www.test.com; 
    root /var/www/test/public; 
    passenger_enabled on; 
  } 
  ... 
 }

通過(guò) Nginx+Passenger 構(gòu)建 Ruby On Rails 的應(yīng)用服務(wù)器可以得到顯著的性能提升，同時(shí)，還可以采用 Ruby Enterprise Edition 來(lái)提升 Ruby 本身的性能。這個(gè)版本也是由 Phusion 開(kāi)發(fā)的，采用 copy-on-write 的垃圾回收策略，并使用 tcmalloc 來(lái)改善內(nèi)存分配，他們的網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)，使用 Ruby Enterprise Edition 能比普通的 Ruby 版本減少 33% 的內(nèi)存消耗。

Nginx+Passenger 就部署在一臺(tái)機(jī)器上的應(yīng)用服務(wù)器，但并發(fā)過(guò)大時(shí)，一臺(tái)機(jī)器并不足以來(lái)提供這樣的處理能力，這個(gè)時(shí)候，一般會(huì)做負(fù)載均衡，這和通常的負(fù)載均衡策略并無(wú)二異，Nginx 在使用反向代理來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的能力上要強(qiáng)于 Apache 的反向代理模塊，我們可以在多臺(tái) Nginx+Passenger 的前端可以再增加一臺(tái) Nginx 的 Web 服務(wù)器。甚至為了更強(qiáng)的處理能力，我們也可以采用 LVS 來(lái)進(jìn)行負(fù)載均衡。

使用 Starling 和 Workling 去異步執(zhí)行 Rails 后臺(tái)任務(wù)

在進(jìn)行 Web 應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，每個(gè) Web 請(qǐng)求都需要迅速的得到返回，這時(shí)候有些計(jì)算量比較大的操作可以放在后臺(tái)去異步執(zhí)行，比如大量的數(shù)據(jù)更新操作，只需要在 Web 應(yīng)用中進(jìn)行觸發(fā)，然后在后臺(tái)進(jìn)行執(zhí)行。而有些操作則需要定期去執(zhí)行，比如數(shù)據(jù)的備份，一些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，圖片的處理，郵件的發(fā)送等等。這些操作如果放在 Web 應(yīng)用中即時(shí)返回顯然是不合適的，而且也會(huì)帶來(lái)機(jī)器的負(fù)載很?chē)?yán)重，對(duì)于 Rails 應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，除了影響用戶體驗(yàn)，這樣的操作還會(huì)阻塞 Rails 服務(wù)器實(shí)例，從而帶來(lái)整體性能的下降。對(duì)于這類(lèi)操作，我們可以使用一個(gè)任務(wù)隊(duì)列，將需要執(zhí)行的操作依次入隊(duì)，然后在后臺(tái)再啟動(dòng)進(jìn)程進(jìn)隊(duì)列中取出這些任務(wù)，并執(zhí)行，隊(duì)列可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)，Memcached, ActiveMQ 或者 Amazon SQS 來(lái)實(shí)現(xiàn)，而后端進(jìn)程則可以使用 Rails 里面的 cronjob+script/runner 或者 BackgrounDRb 等等來(lái)操作。這里要介紹的解決方案則是采用 twitter 開(kāi)發(fā)人員貢獻(xiàn)出來(lái)的采用 Memcache 協(xié)議的 Starling 消息隊(duì)列和 Workling 插件來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

Starling 是 twitter 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)從 twitter 項(xiàng)目抽象出來(lái)開(kāi)源的 Rails 插件，雖然說(shuō) Starling 并不完全就是 twitter 的線上版本所用的插件，但我們也可以足以相信 Starling 的性能和應(yīng)對(duì)高并發(fā)的處理能力。類(lèi)似的插件還有 backgroundrb，background job, background_fu。backgroundrb 是使用 drb 實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的消息傳遞，但它還有一個(gè)問(wèn)題，更新隊(duì)列的時(shí)候，backgroundrb 使用的是悲觀鎖，在大訪問(wèn)量的情況下，這種情況是不容允許的。 background job 和 background_fu 則是基于數(shù)據(jù)庫(kù)的消息隊(duì)列，在大負(fù)載量的情況下數(shù)據(jù)庫(kù)的性能也不容易得到保證。而 Starling 是基于 Memcached 協(xié)議的消息隊(duì)列，效率更高，也更容易伸縮，通常你可以在每臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器上都運(yùn)行一個(gè) Starling 服務(wù)器，并在同一臺(tái)機(jī)器或者其它機(jī)器上去運(yùn)行后臺(tái)程序與之交互。

我們通過(guò)如下命令來(lái)安裝 Starling：
清單 4. 安裝 Starling

 gem sources -a http://gems.github.com/ 
 sudo gem install starling-starling 
 mkdir /var/spool/starling

在讀取 Starling Server 時(shí)，我們需要 memcache-client，這個(gè) gem 的 1.5.0 版本有一些問(wèn)題，在 fiveruns-memcache-client 得到修正，這個(gè) fiveruns-memcache-client gem 在 starling-starling gem 中是作為依賴項(xiàng)自動(dòng)安裝的。

安裝完 Starling 之后，使用 sudo Starling -d -p 15151 這個(gè)命令來(lái)啟動(dòng)它，啟動(dòng)時(shí)用 -p 參數(shù)來(lái)指定所要使用的端口，一般加 -d 參數(shù)使它以 daemon 方式在后臺(tái)運(yùn)行：

為了明白 Starling 的機(jī)制和 Starling 究竟做了哪些工作，在啟動(dòng)了 Starling 之后，我們可以使用我們打開(kāi) irb 下面的程序來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試：

進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試
清單 5. 測(cè)試 Starling

 >> require 'starling'
 => true 
 >> Starling = Starling.new('127.0.0.1:15151) 
 => MemCache: 1 servers, ns: nil, ro: false 
 >> Starling.set('test_queue', 123) 
 => nil 
 >> loop { puts Starling.get('test_queue'); sleep 1 } 
 123 
 nil 
 nil 
 ...

這里我們可以看到確實(shí)啟動(dòng)了 Server，然后我們向這里插入數(shù)據(jù)，我們用一個(gè)循環(huán)去訪問(wèn)這個(gè)隊(duì)列，最后的輸出便是我們想要的結(jié)果。

接下來(lái)我們安裝 workling：
清單 6. 安裝 workling

 script/plugin install git://github.com/purzelrakete/workling.git

Workling 支持多種方式來(lái)進(jìn)行后臺(tái)任務(wù)操作，其中就包括上面已經(jīng)安裝的 Starling，安裝好 Starling 后，我們需要在 Rails 應(yīng)用程序中的 environment.rb 加上以下代碼來(lái)配置 Workling 使用 Starling：
清單 7. 使用 workling

 Workling::Remote.dispatcher = Workling::Remote::Runners::StarlingRunner.new

Workling 的配置文件在 workling.yml， 和其它 Rails 的配置文件類(lèi)似，workling.yml 也可以針對(duì)不同產(chǎn)品模式進(jìn)行不同的模式，這里僅列出 production 的配置。
清單 8. Workling 配置

 production: 
   listens_on:localhost:15151, localhost:15152, localhost:15153 
   sleep_time: 2 
   reset_time: 30 
   memcache_options: 
    namespace: myapp

listens_on 參數(shù)即為 workling_client 去訪問(wèn)的 Starling 啟動(dòng)的地址和端口，這里可以允許多個(gè) Starling 地址，這就意味著你啟動(dòng)多個(gè) Starling 服務(wù)器，而用一個(gè) workling_client 去調(diào)用。sleep_time 即為 workling_client 去隊(duì)列中取數(shù)據(jù)的等待時(shí)間，reset_time 則定義了如果出現(xiàn) memcache 錯(cuò)誤時(shí)，workling_client 等待去重建和服務(wù)器連接的時(shí)間。 在 memcache_options 的 namespace 參數(shù)則定義了所使用的命名空間，這在同一臺(tái)服務(wù)器如果為不同的 Rails 應(yīng)用啟動(dòng)同一個(gè) Starling 服務(wù)器時(shí)是非常有用的。

用 script/workling_client start 腳本便可以啟動(dòng) workling_client 進(jìn)程，有時(shí)候我們覺(jué)得一個(gè) workling_client 不夠用，我們可以修改 script/workling_client start 來(lái)支持多個(gè) workling_client 實(shí)例，這樣每運(yùn)行 script/workling_client start 一次都會(huì)新啟動(dòng)一個(gè) workling_client 實(shí)例。
清單 9. 多 client 的 Workling 配置

 options = { 
 :app_name  => "workling", 
 :ARGV    => ARGV, 
 :dir_mode  => :normal, 
 :dir    => File.join(File.dirname(__FILE__), '..', 'log'), 
 :log_output => true, 
 :multiple  => true, 
 :backtrace => true, 
 :monitor  => true 
 }

使用 Memcached 和 cache-money 來(lái)緩存數(shù)據(jù)

Rails 自身提供四種緩存方式，即 Page Cache, Action Cache，F(xiàn)ragment Cache 和 ActiveRecord Cache 這三種緩存。Page Cache 是最高效的緩存機(jī)制，他把整個(gè)頁(yè)面以靜態(tài)頁(yè)面 HTML 的形式進(jìn)行緩存，這對(duì)于不會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化的頁(yè)面是非常有效的。Action Cache 是對(duì)某個(gè) action 進(jìn)行緩存，與 Page Cache 的區(qū)別在于：HTTP 請(qǐng)求會(huì)經(jīng)過(guò) Rails 應(yīng)用服務(wù)器，直到所有的 before filters 都被處理，這種緩存就能處理 Page Cache 無(wú)法處理的如需要登錄驗(yàn)證的頁(yè)面，可以所驗(yàn)證的步驟加入 before filter 中，F(xiàn)ragment Cache 則為了緩存頁(yè)面中的某一部分，同一個(gè)頁(yè)面中的不同部分還可以采用不同的過(guò)期策略。對(duì)于 Rails 本身的緩存機(jī)制，我們可以寫(xiě) sweeper 進(jìn)行過(guò)期和清除的處理。ActiveRecord Cache 則是較新版本 Rails 中新推出的對(duì) ActiveRecord 的緩存機(jī)制，使用 SQL 查詢緩存，對(duì)于同一 action 里面同一 SQL 語(yǔ)句的數(shù)據(jù)庫(kù)操作會(huì)使用緩存。

Rails 的緩存機(jī)制能非常有效的提升網(wǎng)站性能，Rails 默認(rèn)是將緩存存在于文件系統(tǒng)中，這并不是適合生產(chǎn)環(huán)境下的存儲(chǔ)方式，文件 IO 的效率有限，Rails 還支持在同一進(jìn)程的內(nèi)存中保存 Cache，但如果有多個(gè) Rails application，它們之間不能共享緩存。我們這里推薦的是以 MemCached 的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，這也是目前是流行的緩存存儲(chǔ)方式。

Memcached 是由 Danga Interactive 開(kāi)發(fā)，用于提升 LiveJournal.com 訪問(wèn)速度的。LiveJournal.com 每秒有幾千次動(dòng)態(tài)頁(yè)面訪問(wèn)量，用戶 700 萬(wàn)。Memcached 是一個(gè)具有極高性能的分布式內(nèi)存對(duì)象緩存系統(tǒng) , 基于一個(gè)存儲(chǔ)鍵 / 值對(duì)的哈希表。其守護(hù)進(jìn)程（daemon）是用 C 寫(xiě)的 , Memcached 將數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載大幅度降低，更好的分配資源，更快速訪問(wèn)?？梢杂酶鞣N其它語(yǔ)言去實(shí)現(xiàn)客戶端。上文的介紹中已經(jīng)安裝了 Rails 的 Memcached 客戶端，因?yàn)槲覀冎恍枰?Rails 應(yīng)用程序中做如下配置：
清單 10. Memcached 配置

 config.cache_store = :mem_cache_store, 'localhost:11211'

便可以進(jìn)行使用 MemCached 進(jìn)行緩存數(shù)據(jù)。除了 Rails 本身的緩存機(jī)制，我們還直接用 Rails.cache 操作 Memcached 進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，如，我們讀取所有 blog 的數(shù)量，可以如下使用緩存：
清單 11. 使用 Rails.cache

 blogs_count = Rails.cache.fetch("blogs_count") do 
  Blog.count 
 end

Rails 自身的 ActiveRecord 作用有限，只適用同一個(gè) action 中的 SQL 查詢語(yǔ)句進(jìn)行緩存，我們需要一個(gè)更強(qiáng)大的 ActiveRecord 緩存，而 cache-money 更是為了解決如此問(wèn)題而推出的。當(dāng) twitter 網(wǎng)站變得越來(lái)越穩(wěn)定，逐漸擺脫被人拿來(lái)作為"Rails 無(wú)法擴(kuò)展的"典型例子的陰影時(shí)，人們便期待 twitter 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)能向 Rails 社區(qū)有更多的貢獻(xiàn)，cache-money 便是在 Starling 之后 twitter 團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)出來(lái)的另一個(gè)插件。cache-money 和 Hibernate 的二級(jí)緩存類(lèi)似，是一個(gè)讀寫(xiě)式（write-through）緩存。在 ActiveRecord 對(duì)象更新的時(shí)候不是將緩存中的數(shù)據(jù)清除，而是直接將更新的內(nèi)容寫(xiě)入到緩存中去。

cache-money 有許多很棒的特性，如：緩存自動(dòng)清除機(jī)制 ( 利用 after_save/after_destroy) ；支持事務(wù)，由于 Rails 的 Active Record 沒(méi)有提供 after_commit 機(jī)制，目前常見(jiàn)的緩存插件在高并發(fā)下會(huì)出現(xiàn)緩存更新競(jìng)爭(zhēng)沖突，而這個(gè)特性對(duì)于解決這個(gè)問(wèn)題會(huì)很有幫助，可以通過(guò) gem 來(lái)安裝 cache-money：
清單 12. 安裝 cache-money

 gem sources -a http://gems.github.com 
 sudo gem install nkallen-cache-money 
 require 'cache_money'

清單 13. 配置 config/memcached.yml

 production: 
 ttl: 604800 
 namespace: ... 
 sessions: false 
 debug: false 
 servers: localhost:11211 

 development: 
  ....

清單 14. 使用 config/initializers/cache_money.rb 來(lái)初始化

 config = YAML.load(IO.read(File.join(Rails_ROOT, "config", "Memcached.yml")))[Rails_ENV] 
 $memcache = MemCache.new(config) 
 $memcache.servers = config['servers'] 
 $local = Cash::Local.new($memcache) 
 $lock = Cash::Lock.new($memcache) 
 $cache = Cash::Transactional.new($local, $lock) 
 class ActiveRecord::Base 
 is_cached :repository => $cache 
 end

使用 cache-money 非常方便，不需要額外的操作，只需要在你的 Model 里面進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置，如：
清單 15. 配置 Model 來(lái)使用 cache_money

 class User  ActiveRecord::Base 
 index :name 
 end 
 class Post  ActiveRecord::Base 
 index [:title, :author] 
 end 
 class Article  ActiveRecord::Base 
 version 7 
 index ... 
 end

然后便可以跟以前一樣使用 Rails ActiveRecord 各種方法以及事務(wù)操作。如果你改變了數(shù)據(jù)庫(kù)的表結(jié)構(gòu)，你可以改變 Model 的版本號(hào)來(lái)使以前的緩存失效，而不需要重啟 Memcached 服務(wù)器。

使用 Sphinx+LibMMSeg+Ultrasphinx 進(jìn)行全文搜索

很多應(yīng)用會(huì)有全文搜索的需求，當(dāng)然你可以直接集成 google 或者其它搜索引擎提供的搜索服務(wù)，但如果你要更好的控制你的搜索結(jié)果，或者對(duì)你的搜索結(jié)果進(jìn)行再次利用，你恐怕必須得自己實(shí)現(xiàn)全文搜索了。在進(jìn)行中文全文搜索時(shí)，一般要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題，即所使用搜索工具的性能問(wèn)題，以及中文分詞的準(zhǔn)備度。在 Java 的世界里，Lucene 是做全文搜索絕對(duì)的權(quán)威和首選，雖然它本身沒(méi)有對(duì)中文分詞很好的支持，但有很多第三方插件可以利用來(lái)提高中文分詞的準(zhǔn)備率和性能。Ferret 一度是最流行的 Rails 全文搜索插件，但本文推薦是效率更高的 Sphinx。Sphinx 是俄羅斯人 Andrew Aksyonoff 開(kāi)發(fā)的，這個(gè)詞的意思“獅身人面”，它能在一兩分鐘的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)百萬(wàn)條記錄的索引，并在毫秒級(jí)的時(shí)間類(lèi)返回搜索結(jié)果。 Sphinx 和數(shù)據(jù)庫(kù)集成良好，可以通過(guò)配置文件，直接用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行索引，另外，Sphinx 開(kāi)發(fā)了一個(gè) SphinxSE 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，可以在編譯 Mysql 的時(shí)候直接編譯到 Mysql 里面去來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)別的高效能索引。在 Rails 中使用 Sphinx 可以通過(guò) Ultrasphinx 插件，Rails 開(kāi)發(fā)人員可以使用它來(lái)很方便地調(diào)用 Sphinx 的功能。

可以從這里 http://www.sphinxsearch.com/downloads.html 下載 Sphinx

在安裝好 Sphinx 后可以直接從 Rubyforge 上安裝 Ultrasphinx:
清單 16. 安裝 ultrasphinx

 Ruby script/plugin install svn://Rubyforge.org/var/svn/fauna/ultrasphinx/trunk

LibMMSeg 就是一個(gè)中文分詞程序，當(dāng)前最新版本是 0.7.3，采用 C++ 開(kāi)發(fā)，分詞算法采用的是“復(fù)雜最大匹配 (Complex maximum matching)”，同時(shí)支持 Linux 平臺(tái)和 Windows 平臺(tái)，切分速度大約在 300K/s（PM-1.2G），LibMMSeg 從 0.7.2 版本開(kāi)始，作者提供了 Ruby 調(diào)用的接口，所以我們可以直接在 Ruby 中用 LibMMSeg 進(jìn)行分詞，相當(dāng)方便。LibMMSeg 可以通過(guò) http://www.coreseek.cn/opensource/mmseg/ 來(lái)下載安裝。

用戶可以通過(guò)修改詞典文件增加自己的自定義詞，以提高分詞法在某一具體領(lǐng)域的切分精度，系統(tǒng)默認(rèn)的詞典文件在 data/unigram.txt中。 然后通過(guò) mmseg -u unigram.txt這個(gè)命令來(lái)產(chǎn)生一個(gè)名為 unigram.txt.uni的文件，將該文件改名為 uni.lib，完成詞典的構(gòu)造。需要注意的是，unigram.txt必須為 UTF-8 編碼。

LibMMSeg 的開(kāi)發(fā)者為了更好的讓 Sphinx 使用 LibMMSeg 進(jìn)行中文分詞，為 Sphinx 開(kāi)發(fā)了相關(guān)的補(bǔ)丁，從這里 http://www.coreseek.cn/opensource/Sphinx/ 下載兩個(gè)補(bǔ)丁文件：

http://www.coreseek.com/uploads/sources/sphinx-0.98rc2.zhcn-support.patch

http://www.coreseek.com/uploads/sources/fix-crash-in-excerpts.patch

然后打上補(bǔ)?。?br /> 清單 17. 安裝 Sphinx 補(bǔ)丁

 cd sphinx-0.9.8-rc2 
 patch -p1  ../sphinx-0.98rc2.zhcn-support.patch 
 patch -p1  ../fix-crash-in-excerpts.patch

安裝完這幾個(gè)插件和補(bǔ)丁之后，我們便可以進(jìn)行配置來(lái)讓 Rails 應(yīng)用程序來(lái)支持全文搜索了，

首先我們將 ultrasphinx 插件目錄下的 vendor/plugins/ultrasphinx/examples/default.base復(fù)制到：config/ultrasphinx/default.base，打開(kāi)這個(gè)文件，將其中的：

charset_type = utf-8改為：charset_type = zh_cn.utf-8來(lái)支持中文字符的全文檢索， 并且在 charset_type 設(shè)置的下面加入一行：

charset_dictpath = /home/test/Search/lib，這個(gè)就是上文講到的 uni.lib 字典所在的路徑，然后刪除所有 charset_table 相關(guān)的設(shè)置。

在 Rails 應(yīng)用程序中的 Model 代碼，加入全文檢索支持：

如有一個(gè) Model 為 Article，其中有兩個(gè)屬性叫做 title,body，我希望對(duì)這兩個(gè)屬性做全文檢索，便可以在 article.rb 中加入一行：
清單 18. 使用 ultrasphinx

 is_indexed :fields => ['created_at','title', 'body']

進(jìn)行完這個(gè)配置后，我們可以使用 rake ultrasphinx:configure 這個(gè)命令來(lái)生成Sphinx 的配置文件，這條命令在 config/ultrasphinx 下創(chuàng)建了一個(gè) development.conf，這個(gè)文件就是 Sphinx 的配置文件。并用rake ultrasphinx:index 這個(gè)命令來(lái)創(chuàng)建索引。rake ultrasphinx:daemon:start 和 rake ultrasphinx:daemon:stop 則對(duì)應(yīng)著Sphinx 的searchd服務(wù)的啟動(dòng)和停止。searchd 會(huì)在 3313 端口啟動(dòng)一個(gè) searchd，搜索請(qǐng)求將會(huì)全部發(fā)送到這個(gè)端口來(lái)執(zhí)行。我們?cè)诳刂婆_(tái)中進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試：
清單 19. 測(cè)試全文索引

 search = Ultrasphinx::Search.new(:class_names => 'Article') 
 search.run 
 Search.results 

一切運(yùn)行正常后，我們便可以在 action 的代碼中進(jìn)行全文搜索了。

使用 Capistrano 進(jìn)行快速部署

在進(jìn)行 Rails 部署的時(shí)候你可以直接從 svn 或者 git 下面更新代碼，運(yùn)行 db:migrate 來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的更新，然后進(jìn)行這樣那樣的操作后，再啟動(dòng)服務(wù)器，便可進(jìn)行部署，即便你只有一臺(tái)機(jī)器，你也會(huì)覺(jué)得太麻煩，如果你需要多臺(tái)機(jī)器來(lái)運(yùn)行，那你可能就會(huì)覺(jué)得每次手工部署都是一場(chǎng)惡夢(mèng)，你可以使用 shell 腳本來(lái)簡(jiǎn)化部署的程序。在用 Rails 開(kāi)發(fā)應(yīng)用時(shí)，你可以使用 Capistrano 插件來(lái)進(jìn)行更簡(jiǎn)單的部署工作。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Capistrano 是一個(gè)通過(guò) SSH 并行的在多臺(tái)機(jī)器上執(zhí)行相同命令的工具，使用用來(lái)安裝一整批機(jī)器。 它通過(guò)一個(gè)個(gè)已有的和用戶自定制的任務(wù)讓部署過(guò)程簡(jiǎn)單化。
清單 20. 安裝 Capistrano

 gem sources -a http://gems.github.com/ 
 gem install Capistrano

然后在 config/deploy.rb 中配置要部署的服務(wù)器的地址，各種服務(wù)器的角色以及每個(gè)服務(wù)器統(tǒng)一的用戶名和密碼，如下面的樣例配置：
清單 21. 配置 Capistrano

 set :application, "test_app" # 應(yīng)用的名稱(chēng)
 set :scm_username, "test"  # 資源庫(kù)的用戶名
 set :scm_password, 'test'  # 資源庫(kù)的密碼
 set :repository, Proc.new {"--username #{scm_username} 
 --password #{scm_password} svn://localhost/test_app/trunk"}  
 # 資源庫(kù)
 set :user, "test"  # 服務(wù)器 SSH 用戶名
 set :password, 'test' # 服務(wù)器 SSH 密碼
 set :deploy_to,    "/var/www/#{application} " 
 # 在服務(wù)器上的部署路徑，默認(rèn)的部署路徑是 /u/apps/#{application} 
 role :Web, 'Web.test_app.com' # 前端 Web 服務(wù)器
 role :app, 'app1.test_app.com', 'app2.test_app.com', 'app3.test_app.com' #Rails 應(yīng)用服務(wù)器
 role :db, 'app1.test_app.com', :primary => true 
 # 運(yùn)行 migrate 腳本的機(jī)器，通常為其中一臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器。

在使用 Capistrano 進(jìn)行部署的時(shí)候，通常是這樣使用 cap sometask來(lái)運(yùn)行任務(wù)。你可以先用 cap -h查看所有的選項(xiàng)，并用 cap -T查看現(xiàn)有的所有任務(wù)。如 cap migrate則在 role 為 db 的機(jī)器上執(zhí)行 rake db:migrate命令。使用 Capistrano 的更多資料可以參考 http://wiki.capify.org 這個(gè)網(wǎng)站。另外，Capistrano 還可以使用在非 Rails 環(huán)境下進(jìn)行自動(dòng)部署，在配置好 ruby 環(huán)境和 Capistrano 插件后，再安裝下面的插件即可：
清單 22. 非 Rails 環(huán)境使用 Capistrano

 gem sources -a http://gems.github.com/ 
 gem install leehambley-railsless-deploy

結(jié)束語(yǔ)

本文著重使用 Ruby On Rails 來(lái)開(kāi)發(fā)和部署 Web 應(yīng)用時(shí)一些有用的具體實(shí)踐，沒(méi)有具體去介紹一些通常應(yīng)用程序都需要面對(duì)的普遍問(wèn)題，如數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化和分布式部署，這是一個(gè)大并發(fā)的 Web 應(yīng)用都需要面對(duì)和解決的問(wèn)題，比如可以采用 master-slave 的方式去部署分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)，或者采用分庫(kù)或者分表的方式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行拆分。另外，在運(yùn)行 Rails 服務(wù)器或者其它后臺(tái)應(yīng)用程序時(shí)，通過(guò)還需要另外的進(jìn)程去進(jìn)行監(jiān)控，如用 God 去監(jiān)控 Rails 進(jìn)程也是一個(gè) Rails 應(yīng)用通常都會(huì)采用的策略。另外，很多時(shí)候，可以采用更敏捷更輕量級(jí)的 Rack 去代替 Rails 來(lái)進(jìn)行更高效的開(kāi)發(fā)的提供服務(wù)。并且，Engineyard ，Joyent 以及 Heroku 等這類(lèi) Rails 網(wǎng)絡(luò)提供商的涌現(xiàn)也在相當(dāng)程度上堅(jiān)定了用 Rails 開(kāi)發(fā)和部署大規(guī)模大并發(fā) Web 應(yīng)用的信心。雖然 Ruby On Rails 自身的缺陷不可避免， 但是開(kāi)發(fā)可伸縮的高性能的應(yīng)用程序并不是不可能的。本文希望能夠幫助 Rails 開(kāi)發(fā)人員快速掌握一些具體實(shí)踐，能夠編寫(xiě)出并部署性能高伸縮性強(qiáng)的 Web 應(yīng)用程序。