over 4 years ago

Russian Dolls 097

大概半個月之前(2012/ 8/13 前後),@dhh 釋出了一個有關於 cache 的 gem,叫做 cache_digests,並宣布此 gem 會成為 Rails 4 中的一部分。

既然會是主體的一部分,想必這個 gem 解決的問題非常重要。但無奈 README 也非常簡略,看不出重要性在哪。還花了我一點時間在網路上找資料,把 DHH 想要表達的哲學拼出來....

從 new Basecamp 改版談起

@dhh 的公司 37signals 旗下最有名的產品 Basecamp 大概半年前改版了。與其說是改版,不如說是整個大重寫了。撇開使用性不談(好用度大幅提高),Website Performance 整體也大幅提升。

37signals 在大概二月發表了一篇文章,談了這次的版本為什麼效能變得這麼好:

1. Turn to JavaScript Applicaton

眾所皆知(?)的這次的改寫重點是在 JavaScript 上,整個 codebase 中CoffeScript 與 Ruby 的比例到達了 1:1 之譜。也就是 new Basecamp 實質上是個「JavaScript Application」。另外再利用 Stacker (advanced puhState-based engine for sheets) 大幅降低 HTTP requests。

2. Cache TO THE MAX: Russian Doll cache stratgy

雖然 new Basecamp 已經是個 「JavaScript Application」。但有個問題還是存在,身為 backend 的 Rails App 在 render Basecamp 的邏輯時,速度還是不夠快。於是他們採用「Russian Doll」的 Cache Strategy 把能 Cache 的部分擴展到上限…

Russian Doll cache strategy

如名所示,Russian Doll strategy,就是使用層層 cache 嵌套的策略。

這一張圖片的背後 code 會是這樣的寫法:

<% cache @project do %>
  aaa
  <% cache @todo do %>
    bbb
    <% cache @todolist do %>
      ccc
    <% end %>
  <% end %>
<% end %>

再利用 Rails 內建 cache helper 使用 "#{cache_key}/#{id}-#{timestamp}" (出處) 的方式去實作 cache invalidation。如此一來,只要 object 被變更,cache 就會被刷新。

但這招即使如此直觀,還是會遇到 invalidation 上的幾個問題。

1. 更新了 todolist,但是上層 class: todo 卻不知道…

todlist 更新了,所以 updated_at 會被更新。不過 todo 卻不知道 todolist 的更新,所以整塊並不會被更新。

解法:

不過解法容易。可以透過 belongs_to :todo, :touch => truebelongs_to :product, :touch => true。從最底部的 todolist,層層連鎖更新到最上層。

2. 更新了 code block,但 object 內容卻因為沒更新而不會 expire。

當我把 ccc 改成 zzz 時且打算 deploy 時,問題來了...。整套 cache 機制是基於 object 更新,而不是 code 更新。所以 cache 並不會 invalid….

<% cache @project do %>
  aaa
  <% cache @todo do %>
    bbb
    <% cache @todolist do %>
      zzz
    <% end %>
  <% end %>
<% end %>
解法:

這邊有另外一個寫法可以閃過這個地雷,就是為這整段 code 加上版本號:

<% cache [v15,@project] do %>
  aaa
  <% cache [v10,@todo] do %>
    bbb
    <% cache [v45,@todolist] do %>
      zzz
    <% end %>
  <% end %>
<% end %>

如果我要將 todolist block 那塊更新,要強制 invalid,我可以把 v45 改成 v46。這樣就更新了。

不過如果這一塊 view 上面還有外層 cache 嵌套,v10 要跟著變成 v11v15 要跟著變成 v16

有點麻煩了…

但這還不是最糟糕的…

3. cache 的部分散落在 partial 裡面,版本號更新不易

改版本號麻煩但還算可以接受。但這只限於都在同一張 view 裡面的狀況。

若是 cache 被放在 partial 裡面,被多個 view 引用呼叫,那就麻煩了…

_todolist.html.erb

<% cache [v45,@todolist] do %>
  zzz
<% end %>

改版本號的手續就變成地獄了…。因為你永遠都會有忘記清掉的 view…

解法:

暫無。認命的改吧(?)

4. 逐漸冗長的 syntax 問題..

而使用版本號閃避 cache 還會造成,原本直觀的

  <% cache @todolist do %>
    zzz
  <% end %>

為了要 invalid cache 的問題,被迫使用 trick 去 bypass。

  <% cache [v45,@todolist] do %>
    zzz
  <% end %>

可不可以單純一點,我們寫 code 還是回到直觀的 cache @object,然後以上談到的這些問題都會自動解決?

cache_digests 就是這一切的答案:md5_of_this_view

cache_digests 就是 DHH 解決這一切惱人問題的手段。

而且解決策略也非常簡單,既然大家都在版本號上面 GGYY,那麼其實最快的方式就是 md5_of_this_view !!!

cache_digests 允許開發者繼續使用這樣的 code:

  <% cache @todolist do %>
    zzz
  <% end %>

但!cache_digests 自動幫忙計算此 block 裡面的 code 產出的內容的 md5,以此 md5 作為 cache key,從而達到自動 invalid 的效果。

同時,這個 gem 也會自動解決層層嵌套的 dependency 問題…

小結

這一個 gem 前前後後不到 150 行。卻解決了一個非常重要的 cache 問題,也難怪會變成 Rails 4 之後內建的功能。

gem 雖然直觀。不過翻出這些前因後果還真是不簡單,在寫這篇文章的確也花了我花了一點時間去蒐集資料。從 37signals 釋出的一些小片段去把內容組出來。

相關連結:

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