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# 45｜阶段实操（8）：构建一个简单的KV server-配置/测试/监控/CI/CD
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你好，我是陈天。
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终于来到了我们这个 KV server 系列的终章。其实原本 KV server 我只计划了 4 讲，但现在 8 讲似乎都还有些意犹未尽。虽然这是一个“简单”的 KV server，它没有复杂的性能优化 —— 我们只用了一句 unsafe；也没有复杂的生命周期处理 —— 只有零星 'static 标注；更没有支持集群的处理。
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然而，如果你能够理解到目前为止的代码，甚至能独立写出这样的代码，那么，你已经具备足够的、能在一线大厂开发的实力了，国内我不是特别清楚，但在北美这边，保守一些地说，300k+ USD 的 package 应该可以轻松拿到。
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今天我们就给KV server项目收个尾，结合之前梳理的实战中 Rust 项目应该考虑的问题，来聊聊和生产环境有关的一些处理，按开发流程，主要讲五个方面：配置、集成测试、性能测试、测量和监控、CI/CD。
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## 配置
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首先在 Cargo.toml 里添加 [serde](https://github.com/serde-rs/serde) 和 [toml](https://github.com/alexcrichton/toml-rs)。我们计划使用 toml 做配置文件，serde 用来处理配置的序列化和反序列化：
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```rust
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[dependencies]
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...
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serde = { version = "1", features = ["derive"] } # 序列化/反序列化
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...
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toml = "0.5" # toml 支持
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...
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```
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然后来创建一个 src/config.rs，构建 KV server 的配置：
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```rust
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use crate::KvError;
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use serde::{Deserialize, Serialize};
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use std::fs;
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#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
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pub struct ServerConfig {
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pub general: GeneralConfig,
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pub storage: StorageConfig,
|
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pub tls: ServerTlsConfig,
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}
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#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
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pub struct ClientConfig {
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pub general: GeneralConfig,
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pub tls: ClientTlsConfig,
|
|
|
}
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#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
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pub struct GeneralConfig {
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pub addr: String,
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}
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#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
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#[serde(tag = "type", content = "args")]
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pub enum StorageConfig {
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MemTable,
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SledDb(String),
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}
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#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
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pub struct ServerTlsConfig {
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pub cert: String,
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pub key: String,
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pub ca: Option<String>,
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}
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#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
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pub struct ClientTlsConfig {
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pub domain: String,
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pub identity: Option<(String, String)>,
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|
pub ca: Option<String>,
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|
}
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impl ServerConfig {
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pub fn load(path: &str) -> Result<Self, KvError> {
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let config = fs::read_to_string(path)?;
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let config: Self = toml::from_str(&config)?;
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Ok(config)
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|
}
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|
}
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|
impl ClientConfig {
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|
pub fn load(path: &str) -> Result<Self, KvError> {
|
|
|
let config = fs::read_to_string(path)?;
|
|
|
let config: Self = toml::from_str(&config)?;
|
|
|
Ok(config)
|
|
|
}
|
|
|
}
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#[cfg(test)]
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mod tests {
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use super::*;
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#[test]
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fn server_config_should_be_loaded() {
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let result: Result<ServerConfig, toml::de::Error> =
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toml::from_str(include_str!("../fixtures/server.conf"));
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assert!(result.is_ok());
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}
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#[test]
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fn client_config_should_be_loaded() {
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|
let result: Result<ClientConfig, toml::de::Error> =
|
|
|
toml::from_str(include_str!("../fixtures/client.conf"));
|
|
|
assert!(result.is_ok());
|
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|
}
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|
}
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```
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你可以看到，在 Rust 下，有了 serde 的帮助，处理任何已知格式的配置文件，是多么容易的一件事情。我们**只需要定义数据结构，并为数据结构使用 Serialize/Deserialize 派生宏，就可以处理任何支持 serde 的数据结构**。
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我还写了个 examples/gen\_config.rs（你可以自行去查阅它的代码），用来生成配置文件，下面是生成的服务端的配置：
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```rust
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[general]
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addr = '127.0.0.1:9527'
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[storage]
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type = 'SledDb'
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args = '/tmp/kv_server'
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[tls]
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|
cert = """
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|
-----BEGIN CERTIFICATE-----\r
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|
|
MIIBdzCCASmgAwIBAgIICpy02U2yuPowBQYDK2VwMDMxCzAJBgNVBAYMAkNOMRIw\r
|
|
|
EAYDVQQKDAlBY21lIEluYy4xEDAOBgNVBAMMB0FjbWUgQ0EwHhcNMjEwOTI2MDEy\r
|
|
|
NTU5WhcNMjYwOTI1MDEyNTU5WjA6MQswCQYDVQQGDAJDTjESMBAGA1UECgwJQWNt\r
|
|
|
ZSBJbmMuMRcwFQYDVQQDDA5BY21lIEtWIHNlcnZlcjAqMAUGAytlcAMhAK2Z2AjF\r
|
|
|
A0uiltNuCvl6EVFl6tpaS/wJYB5IdWT2IISdo1QwUjAcBgNVHREEFTATghFrdnNl\r
|
|
|
cnZlci5hY21lLmluYzATBgNVHSUEDDAKBggrBgEFBQcDATAMBgNVHRMEBTADAQEA\r
|
|
|
MA8GA1UdDwEB/wQFAwMH4AAwBQYDK2VwA0EASGOmOWFPjbGhXNOmYNCa3lInbgRy\r
|
|
|
iTNtB/5kElnbKkhKhRU7yQ8HTHWWkyU5WGWbOOIXEtYp+5ERUJC+mzP9Bw==\r
|
|
|
-----END CERTIFICATE-----\r
|
|
|
"""
|
|
|
key = """
|
|
|
-----BEGIN PRIVATE KEY-----\r
|
|
|
MFMCAQEwBQYDK2VwBCIEIPMyINaewhXwuTPUufFO2mMt/MvQMHrGDGxgdgfy/kUu\r
|
|
|
oSMDIQCtmdgIxQNLopbTbgr5ehFRZeraWkv8CWAeSHVk9iCEnQ==\r
|
|
|
-----END PRIVATE KEY-----\r
|
|
|
"""
|
|
|
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|
```
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|
有了配置文件的支持，就可以在 [lib.rs](http://lib.rs) 下写一些辅助函数，让我们创建服务端和客户端更加简单：
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```rust
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mod config;
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mod error;
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mod network;
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mod pb;
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mod service;
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|
mod storage;
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pub use config::*;
|
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pub use error::KvError;
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pub use network::*;
|
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pub use pb::abi::*;
|
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pub use service::*;
|
|
|
pub use storage::*;
|
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use anyhow::Result;
|
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use tokio::net::{TcpListener, TcpStream};
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use tokio_rustls::client;
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use tokio_util::compat::FuturesAsyncReadCompatExt;
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|
use tracing::info;
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|
|
/// 通过配置创建 KV 服务器
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pub async fn start_server_with_config(config: &ServerConfig) -> Result<()> {
|
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|
let acceptor =
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|
TlsServerAcceptor::new(&config.tls.cert, &config.tls.key, config.tls.ca.as_deref())?;
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|
let addr = &config.general.addr;
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|
match &config.storage {
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|
StorageConfig::MemTable => start_tls_server(addr, MemTable::new(), acceptor).await?,
|
|
|
StorageConfig::SledDb(path) => start_tls_server(addr, SledDb::new(path), acceptor).await?,
|
|
|
};
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|
|
|
|
|
Ok(())
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
/// 通过配置创建 KV 客户端
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|
pub async fn start_client_with_config(
|
|
|
config: &ClientConfig,
|
|
|
) -> Result<YamuxCtrl<client::TlsStream<TcpStream>>> {
|
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|
let addr = &config.general.addr;
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|
let tls = &config.tls;
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let identity = tls.identity.as_ref().map(|(c, k)| (c.as_str(), k.as_str()));
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|
|
let connector = TlsClientConnector::new(&tls.domain, identity, tls.ca.as_deref())?;
|
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|
let stream = TcpStream::connect(addr).await?;
|
|
|
let stream = connector.connect(stream).await?;
|
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|
// 打开一个 stream
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|
Ok(YamuxCtrl::new_client(stream, None))
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|
|
}
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|
async fn start_tls_server<Store: Storage>(
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|
addr: &str,
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|
store: Store,
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|
acceptor: TlsServerAcceptor,
|
|
|
) -> Result<()> {
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|
let service: Service<Store> = ServiceInner::new(store).into();
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|
let listener = TcpListener::bind(addr).await?;
|
|
|
info!("Start listening on {}", addr);
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|
|
loop {
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|
let tls = acceptor.clone();
|
|
|
let (stream, addr) = listener.accept().await?;
|
|
|
info!("Client {:?} connected", addr);
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|
|
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|
let svc = service.clone();
|
|
|
tokio::spawn(async move {
|
|
|
let stream = tls.accept(stream).await.unwrap();
|
|
|
YamuxCtrl::new_server(stream, None, move |stream| {
|
|
|
let svc1 = svc.clone();
|
|
|
async move {
|
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|
let stream = ProstServerStream::new(stream.compat(), svc1.clone());
|
|
|
stream.process().await.unwrap();
|
|
|
Ok(())
|
|
|
}
|
|
|
});
|
|
|
});
|
|
|
}
|
|
|
}
|
|
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|
```
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有了 start\_server\_with\_config 和 start\_client\_with\_config 这两个辅助函数，我们就可以简化 src/server.rs 和 src/client.rs 了。下面是 src/server.rs 的新代码：
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```rust
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use anyhow::Result;
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use kv6::{start_server_with_config, ServerConfig};
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#[tokio::main]
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async fn main() -> Result<()> {
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tracing_subscriber::fmt::init();
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|
let config: ServerConfig = toml::from_str(include_str!("../fixtures/server.conf"))?;
|
|
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|
|
start_server_with_config(&config).await?;
|
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|
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|
|
Ok(())
|
|
|
}
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|
```
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|
可以看到，整个代码简洁了很多。在这个重构的过程中，还有一些其它改动，你可以看 GitHub repo 下 45 讲的 diff\_config。
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## 集成测试
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之前我们写了很多单元测试，但还没有写过一行集成测试。今天就来写一个简单的集成测试，确保客户端和服务器完整的交互工作正常。
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之前提到在 Rust 里，集成测试放在 tests 目录下，每个测试编成单独的二进制。所以首先，我们创建和 src 平行的 tests 目录。然后再创建 tests/server.rs，填入以下代码：
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|
```rust
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use anyhow::Result;
|
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|
use kv6::{
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|
start_client_with_config, start_server_with_config, ClientConfig, CommandRequest,
|
|
|
ProstClientStream, ServerConfig, StorageConfig,
|
|
|
};
|
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|
use std::time::Duration;
|
|
|
use tokio::time;
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|
#[tokio::test]
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async fn yamux_server_client_full_tests() -> Result<()> {
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|
let addr = "127.0.0.1:10086";
|
|
|
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|
|
let mut config: ServerConfig = toml::from_str(include_str!("../fixtures/server.conf"))?;
|
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|
config.general.addr = addr.into();
|
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|
config.storage = StorageConfig::MemTable;
|
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// 启动服务器
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tokio::spawn(async move {
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|
|
start_server_with_config(&config).await.unwrap();
|
|
|
});
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|
|
|
|
|
time::sleep(Duration::from_millis(10)).await;
|
|
|
let mut config: ClientConfig = toml::from_str(include_str!("../fixtures/client.conf"))?;
|
|
|
config.general.addr = addr.into();
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|
let mut ctrl = start_client_with_config(&config).await.unwrap();
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|
let stream = ctrl.open_stream().await?;
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let mut client = ProstClientStream::new(stream);
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|
// 生成一个 HSET 命令
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|
let cmd = CommandRequest::new_hset("table1", "hello", "world".to_string().into());
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|
client.execute_unary(&cmd).await?;
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|
// 生成一个 HGET 命令
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|
let cmd = CommandRequest::new_hget("table1", "hello");
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|
let data = client.execute_unary(&cmd).await?;
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|
assert_eq!(data.status, 200);
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|
assert_eq!(data.values, &["world".into()]);
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|
Ok(())
|
|
|
}
|
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|
```
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可以看到，**集成测试的写法和单元测试其实很类似，只不过我们不需要再使用 #\[cfg(test)\] 来做条件编译**。
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如果你的集成测试比较复杂，需要比较多的辅助代码，那么你还可以在 tests 下 cargo new 出一个项目，然后在那个项目里撰写辅助代码和测试代码。如果你对此感兴趣，可以看 [tonic 的集成测试](https://github.com/hyperium/tonic/tree/master/tests)。不过注意了，集成测试和你的 crate 用同样的条件编译，所以在集成测试里，无法使用单元测试中构建的辅助代码。
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|
## 性能测试
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在之前不断完善 KV server 的过程中，你一定会好奇：我们的 KV server 性能究竟如何呢？那来写一个关于 Pub/Sub 的性能测试吧。
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基本的想法是我们连上 100 个 subscriber 作为背景，然后看 publisher publish 的速度。
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因为 BROADCAST\_CAPACITY 有限，是 128，当 publisher 速度太快，而导致 server 不能及时往 subscriber 发送时，server 接收 client 数据的速度就会降下来，无法接收新的 client，整体的 publish 的速度也会降下来，所以这个测试能够了解 server 处理 publish 的速度。
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为了确认这一点，我们在 start\_tls\_server() 函数中，在 process() 之前，再加个 100ms 的延时，人为减缓系统的处理速度：
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```rust
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async move {
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|
let stream = ProstServerStream::new(stream.compat(), svc1.clone());
|
|
|
// 延迟 100ms 处理
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|
time::sleep(Duration::from_millis(100)).await;
|
|
|
stream.process().await.unwrap();
|
|
|
Ok(())
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
```
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|
|
|
好，现在可以写性能测试了。
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在 Rust 下，我们可以用 [criterion](https://github.com/bheisler/criterion.rs) 库。它可以处理基本的性能测试，并生成漂亮的报告。所以在 Cargo.toml 中加入：
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|
```rust
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|
[dev-dependencies]
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|
...
|
|
|
criterion = { version = "0.3", features = ["async_futures", "async_tokio", "html_reports"] } # benchmark
|
|
|
...
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|
|
rand = "0.8" # 随机数处理
|
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|
...
|
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|
[[bench]]
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name = "pubsub"
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harness = false
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|
```
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最后这个 bench section，描述了性能测试的名字，它对应 benches 目录下的同名文件。
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我们创建和 src 平级的 benches，然后再创建 benches/pubsub.rs，添入如下代码：
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|
```rust
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|
use anyhow::Result;
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|
|
use criterion::{criterion_group, criterion_main, Criterion};
|
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|
use futures::StreamExt;
|
|
|
use kv6::{
|
|
|
start_client_with_config, start_server_with_config, ClientConfig, CommandRequest, ServerConfig,
|
|
|
StorageConfig, YamuxCtrl,
|
|
|
};
|
|
|
use rand::prelude::SliceRandom;
|
|
|
use std::time::Duration;
|
|
|
use tokio::net::TcpStream;
|
|
|
use tokio::runtime::Builder;
|
|
|
use tokio::time;
|
|
|
use tokio_rustls::client::TlsStream;
|
|
|
use tracing::info;
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|
|
async fn start_server() -> Result<()> {
|
|
|
let addr = "127.0.0.1:9999";
|
|
|
let mut config: ServerConfig = toml::from_str(include_str!("../fixtures/server.conf"))?;
|
|
|
config.general.addr = addr.into();
|
|
|
config.storage = StorageConfig::MemTable;
|
|
|
|
|
|
tokio::spawn(async move {
|
|
|
start_server_with_config(&config).await.unwrap();
|
|
|
});
|
|
|
|
|
|
Ok(())
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
async fn connect() -> Result<YamuxCtrl<TlsStream<TcpStream>>> {
|
|
|
let addr = "127.0.0.1:9999";
|
|
|
let mut config: ClientConfig = toml::from_str(include_str!("../fixtures/client.conf"))?;
|
|
|
config.general.addr = addr.into();
|
|
|
|
|
|
Ok(start_client_with_config(&config).await?)
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
async fn start_subscribers(topic: &'static str) -> Result<()> {
|
|
|
let mut ctrl = connect().await?;
|
|
|
let stream = ctrl.open_stream().await?;
|
|
|
info!("C(subscriber): stream opened");
|
|
|
let cmd = CommandRequest::new_subscribe(topic.to_string());
|
|
|
tokio::spawn(async move {
|
|
|
let mut stream = stream.execute_streaming(&cmd).await.unwrap();
|
|
|
while let Some(Ok(data)) = stream.next().await {
|
|
|
drop(data);
|
|
|
}
|
|
|
});
|
|
|
|
|
|
Ok(())
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
async fn start_publishers(topic: &'static str, values: &'static [&'static str]) -> Result<()> {
|
|
|
let mut rng = rand::thread_rng();
|
|
|
let v = values.choose(&mut rng).unwrap();
|
|
|
|
|
|
let mut ctrl = connect().await.unwrap();
|
|
|
let mut stream = ctrl.open_stream().await.unwrap();
|
|
|
info!("C(publisher): stream opened");
|
|
|
|
|
|
let cmd = CommandRequest::new_publish(topic.to_string(), vec![(*v).into()]);
|
|
|
stream.execute_unary(&cmd).await.unwrap();
|
|
|
|
|
|
Ok(())
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
fn pubsub(c: &mut Criterion) {
|
|
|
// tracing_subscriber::fmt::init();
|
|
|
// 创建 Tokio runtime
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|
let runtime = Builder::new_multi_thread()
|
|
|
.worker_threads(4)
|
|
|
.thread_name("pubsub")
|
|
|
.enable_all()
|
|
|
.build()
|
|
|
.unwrap();
|
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let values = &["Hello", "Tyr", "Goodbye", "World"];
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let topic = "lobby";
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// 运行服务器和 100 个 subscriber，为测试准备
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runtime.block_on(async {
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eprint!("preparing server and subscribers");
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start_server().await.unwrap();
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time::sleep(Duration::from_millis(50)).await;
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for _ in 0..100 {
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start_subscribers(topic).await.unwrap();
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eprint!(".");
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}
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eprintln!("Done!");
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});
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// 进行 benchmark
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c.bench_function("publishing", move |b| {
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b.to_async(&runtime)
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.iter(|| async { start_publishers(topic, values).await })
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});
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}
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criterion_group! {
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name = benches;
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config = Criterion::default().sample_size(10);
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targets = pubsub
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}
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criterion_main!(benches);
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```
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大部分的代码都很好理解，就是创建服务器和客户端，为测试做准备。说一下这里面核心的 benchmark 代码：
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```rust
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c.bench_function("publishing", move |b| {
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|
b.to_async(&runtime)
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.iter(|| async { start_publishers(topic, values).await })
|
|
|
});
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```
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对于要测试的代码，我们可以封装成一个函数进行测试。**这里因为要做 async 函数的测试，需要使用 runtime。普通的函数不需要调用 to\_async**。对于更多有关 criterion 的用法，可以参考它的文档。
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运行 `cargo bench` 后，会见到如下打印（如果你的代码无法通过，可以参考 repo 里的 diff\_benchmark，我顺便做了一点小重构）：
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```bash
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preparing server and subscribers....................................................................................................Done!
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publishing time: [419.73 ms 426.84 ms 434.20 ms]
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change: [-1.6712% +1.0499% +3.6586%] (p = 0.48 > 0.05)
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No change in performance detected.
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```
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可以看到，单个 publish 的处理速度要 426ms，好慢！我们把之前在 start\_tls\_server() 里加的延迟去掉，再次测试：
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```bash
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preparing server and subscribers....................................................................................................Done!
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publishing time: [318.61 ms 324.48 ms 329.81 ms]
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|
change: [-25.854% -23.980% -22.144%] (p = 0.00 < 0.05)
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|
Performance has improved.
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```
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嗯，这下 324ms，正好是减去刚才加的 100ms。可是这个速度依旧不合理，凭直觉我们感觉一下这个速度，是 Python 这样的语言还正常，如果是 Rust 也太慢了吧？
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## 测量和监控
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工业界有句名言：如果你无法测量，那你就无法改进（If you can’t measure it, you can’t improve it）。现在知道了 KV server 性能有问题，但并不知道问题出在哪里。我们需要使用合适的测量方式。
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目前，**比较好的端对端的性能监控和测量工具是 jaeger**，我们可以在 KV server/client 侧收集监控信息，发送给 jaeger 来查看在服务器和客户端的整个处理流程中，时间都花费到哪里去了。
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之前我们在 KV server 里使用的日志工具是 tracing，不过日志只是它的诸多功能之一，它还能做 [instrument](https://docs.rs/tracing/0.1.28/tracing/attr.instrument.html)，然后配合 [opentelemetry](https://github.com/open-telemetry/opentelemetry-rust) 库，我们就可以把 instrument 的结果发送给 jaeger 了。
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好，在 Cargo.toml 里添加新的依赖：
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```rust
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[dependencies]
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...
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opentelemetry-jaeger = "0.15" # opentelemetry jaeger 支持
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...
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tracing-appender = "0.1" # 文件日志
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tracing-opentelemetry = "0.15" # opentelemetry 支持
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tracing-subscriber = { version = "0.2", features = ["json", "chrono"] } # 日志处理
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```
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有了这些依赖后，在 benches/pubsub.rs 里，我们可以在初始化 tracing\_subscriber 时，使用 jaeger 和 opentelemetry tracer：
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```rust
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fn pubsub(c: &mut Criterion) {
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let tracer = opentelemetry_jaeger::new_pipeline()
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.with_service_name("kv-bench")
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.install_simple()
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.unwrap();
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let opentelemetry = tracing_opentelemetry::layer().with_tracer(tracer);
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tracing_subscriber::registry()
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.with(EnvFilter::from_default_env())
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.with(opentelemetry)
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.init();
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let root = span!(tracing::Level::INFO, "app_start", work_units = 2);
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let _enter = root.enter();
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// 创建 Tokio runtime
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...
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}
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```
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设置好 tracing 后，就在系统的主流程上添加相应的 instrument：
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新添加的代码你可以看 repo 中的 diff\_telemetry。注意 instrument 可以用不同的名称，比如，对于 TlsConnector::new() 函数，可以用 `#[instrument(name = "tls_connector_new")]`，这样它的名字辨识度高一些。
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为主流程中的函数添加完 instrument 后，你需要先打开一个窗口，运行 jaeger（需要 docker）：
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```bash
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docker run -d -p6831:6831/udp -p6832:6832/udp -p16686:16686 -p14268:14268 jaegertracing/all-in-one:latest
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```
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然后带着 RUST\_LOG=info 运行 benchmark：
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```bash
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RUST_LOG=info cargo bench
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```
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由于我的 OS X 上没装 docker（docker 不支持 Mac，需要 Linux VM 中转），我就在一个 Ubuntu 虚拟机里运行这两条命令：
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```bash
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|
preparing server and subscribers....................................................................................................Done!
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|
publishing time: [1.7464 ms 1.9556 ms 2.2343 ms]
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|
Found 2 outliers among 10 measurements (20.00%)
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1 (10.00%) high mild
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1 (10.00%) high severe
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```
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|
并没有做任何事情，似乎只是换了个系统，性能就提升了很多，这给我们一个 tip：也许问题出在 OS X 和 Linux 系统相关的部分。
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不管怎样，已经发送了不少数据给 jaeger，我们到 jaeger 上看看问题出在哪里。
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打开 [http://localhost:16686/](http://localhost:16686/)，service 选 kv-bench，Operation 选 app\_start，点击 “Find Traces”，我们可以看到捕获的 trace。因为运行了两次 benchmark，所以有两个 app\_start 的查询结果：
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可以看到，每次 start\_client\_with\_config 都要花 1.6-2.5ms，其中有差不多一小半时间花在了 TlsClientConnector::new() 上：
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如果说 TlsClientConnector::connect() 花不少时间还情有可原，因为这是整个 TLS 协议的握手过程，涉及到网络调用、包的加解密等。**但 TlsClientConnector::new() 就是加载一些证书、创建 TlsConnector 这个数据结构而已，为何这么慢**？
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仔细阅读 TlsClientConnector::new() 的代码，你可以对照注释看：
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```rust
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#[instrument(name = "tls_connector_new", skip_all)]
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|
pub fn new(
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|
domain: impl Into<String> + std::fmt::Debug,
|
|
|
identity: Option<(&str, &str)>,
|
|
|
server_ca: Option<&str>,
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|
|
) -> Result<Self, KvError> {
|
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|
let mut config = ClientConfig::new();
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|
|
// 如果有客户端证书，加载之
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|
|
if let Some((cert, key)) = identity {
|
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|
let certs = load_certs(cert)?;
|
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|
let key = load_key(key)?;
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|
|
config.set_single_client_cert(certs, key)?;
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
// 加载本地信任的根证书链
|
|
|
config.root_store = match rustls_native_certs::load_native_certs() {
|
|
|
Ok(store) | Err((Some(store), _)) => store,
|
|
|
Err((None, error)) => return Err(error.into()),
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
// 如果有签署服务器的 CA 证书，则加载它，这样服务器证书不在根证书链
|
|
|
// 但是这个 CA 证书能验证它，也可以
|
|
|
if let Some(cert) = server_ca {
|
|
|
let mut buf = Cursor::new(cert);
|
|
|
config.root_store.add_pem_file(&mut buf).unwrap();
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
Ok(Self {
|
|
|
config: Arc::new(config),
|
|
|
domain: Arc::new(domain.into()),
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|
|
})
|
|
|
}
|
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```
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可以发现，它的代码唯一可能影响性能的就是加载本地信任的根证书链的部分。这个代码会和操作系统交互，获取信任的根证书链。也许，这就是影响性能的原因之一？
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**那我们将其简单重构一下**。因为根证书链，只有在客户端没有提供用于验证服务器证书的 CA 证书时，才需要，所以可以在没有 CA 证书时，才加载本地的根证书链：
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|
```rust
|
|
|
#[instrument(name = "tls_connector_new", skip_all)]
|
|
|
pub fn new(
|
|
|
domain: impl Into<String> + std::fmt::Debug,
|
|
|
identity: Option<(&str, &str)>,
|
|
|
server_ca: Option<&str>,
|
|
|
) -> Result<Self, KvError> {
|
|
|
let mut config = ClientConfig::new();
|
|
|
|
|
|
// 如果有客户端证书，加载之
|
|
|
if let Some((cert, key)) = identity {
|
|
|
let certs = load_certs(cert)?;
|
|
|
let key = load_key(key)?;
|
|
|
config.set_single_client_cert(certs, key)?;
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|
|
}
|
|
|
|
|
|
// 如果有签署服务器的 CA 证书，则加载它，这样服务器证书不在根证书链
|
|
|
// 但是这个 CA 证书能验证它，也可以
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|
if let Some(cert) = server_ca {
|
|
|
let mut buf = Cursor::new(cert);
|
|
|
config.root_store.add_pem_file(&mut buf).unwrap();
|
|
|
} else {
|
|
|
// 加载本地信任的根证书链
|
|
|
config.root_store = match rustls_native_certs::load_native_certs() {
|
|
|
Ok(store) | Err((Some(store), _)) => store,
|
|
|
Err((None, error)) => return Err(error.into()),
|
|
|
};
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
Ok(Self {
|
|
|
config: Arc::new(config),
|
|
|
domain: Arc::new(domain.into()),
|
|
|
})
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
```
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|
完成这个修改后，我们再运行 `RUST_LOG=info cargo bench`，现在的性能达到了 1.64ms，相比之前的 1.95ms，提升了 16%。
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打开 jaeger，看最新的 app\_start 结果，发现 TlsClientConnector::new() 所花时间降到了 ~12us 左右。嗯，虽然没有抓到服务器本身的 bug，但客户端的 bug 倒是解决了一个。
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至于服务器，如果我们看 Service::execute 的主流程，执行速度在 40-60us，问题不大：
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再看服务器的主流程 server\_process：
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这是我们在 start\_tls\_server() 里额外添加的 tracing span：
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|
```rust
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|
loop {
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|
let root = span!(tracing::Level::INFO, "server_process");
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|
let _enter = root.enter();
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|
...
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|
|
}
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|
```
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|
把右上角的 trace timeline 改成 trace graph，然后点右侧的 time：
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可以看到，主要的服务器时间都花在了 TLS accept 上，所以，**目前服务器没有太多值得优化的地方**。
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由于 tracing 本身也占用不少 CPU，所以我们直接 `cargo bench` 看看目前的结果：
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|
```bash
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|
preparing server and subscribers....................................................................................................Done!
|
|
|
publishing time: [1.3986 ms 1.4140 ms 1.4474 ms]
|
|
|
change: [-26.647% -19.977% -10.798%] (p = 0.00 < 0.05)
|
|
|
Performance has improved.
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|
Found 2 outliers among 10 measurements (20.00%)
|
|
|
2 (20.00%) high severe
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|
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|
```
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|
不加 RUST\_LOG=info 后，整体性能到了 1.4ms。这是我在 Ubuntu 虚拟机下的结果。
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|
我们再回到 OS X 下测试，看看 TlsClientConnector::new() 的修改，对OS X 是否有效：
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|
```bash
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|
preparing server and subscribers....................................................................................................Done!
|
|
|
publishing time: [1.4086 ms 1.4229 ms 1.4315 ms]
|
|
|
change: [-99.570% -99.563% -99.554%] (p = 0.00 < 0.05)
|
|
|
Performance has improved.
|
|
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|
|
```
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|
嗯，在我的 OS X下，现在整体性能也到了 1.4ms 的水平。这也意味着，在有 100 个 subscribers 的情况下，我们的 KV server 每秒钟可以处理 714k publish 请求；而在 1000 个 subscribers 的情况下，性能在 11.1ms 的水平，也就是每秒可以处理 90k publish 请求：
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|
```bash
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|
publishing time: [11.007 ms 11.095 ms 11.253 ms]
|
|
|
change: [-96.618% -96.556% -96.486%] (p = 0.00 < 0.05)
|
|
|
Performance has improved.
|
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|
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|
|
```
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|
|
你也许会觉得目前 publish 的 value 太小，那换一些更加贴近实际的字符串大小：
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|
```rust
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// let values = &["Hello", "Tyr", "Goodbye", "World"];
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|
let base_str = include_str!("../fixtures/server.conf"); // 891 bytes
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|
let values: &'static [&'static str] = Box::leak(
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|
vec![
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|
|
&base_str[..64],
|
|
|
&base_str[..128],
|
|
|
&base_str[..256],
|
|
|
&base_str[..512],
|
|
|
]
|
|
|
.into_boxed_slice(),
|
|
|
);
|
|
|
|
|
|
```
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|
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|
|
测试结果差不太多：
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|
```plain
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|
publishing time: [10.917 ms 11.098 ms 11.428 ms]
|
|
|
change: [-0.4822% +2.3311% +4.9631%] (p = 0.12 > 0.05)
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|
No change in performance detected.
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|
```
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criterion 还会生成漂亮的 report，你可以用浏览器打开 ./target/criterion/publishing/report/index.html 查看（名字是publishing ，因为 benchmark ID 是 publishing）：
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好，处理完性能相关的问题，我们来**为 server 添加日志和性能监测的支持**：
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```rust
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use std::env;
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use anyhow::Result;
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|
use kv6::{start_server_with_config, RotationConfig, ServerConfig};
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use tokio::fs;
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use tracing::span;
|
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|
use tracing_subscriber::{
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|
fmt::{self, format},
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|
|
layer::SubscriberExt,
|
|
|
prelude::*,
|
|
|
EnvFilter,
|
|
|
};
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|
|
|
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|
#[tokio::main]
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|
async fn main() -> Result<()> {
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// 如果有环境变量，使用环境变量中的 config
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|
|
let config = match env::var("KV_SERVER_CONFIG") {
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|
|
Ok(path) => fs::read_to_string(&path).await?,
|
|
|
Err(_) => include_str!("../fixtures/server.conf").to_string(),
|
|
|
};
|
|
|
let config: ServerConfig = toml::from_str(&config)?;
|
|
|
|
|
|
let tracer = opentelemetry_jaeger::new_pipeline()
|
|
|
.with_service_name("kv-server")
|
|
|
.install_simple()?;
|
|
|
let opentelemetry = tracing_opentelemetry::layer().with_tracer(tracer);
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|
// 添加
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let log = &config.log;
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let file_appender = match log.rotation {
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|
RotationConfig::Hourly => tracing_appender::rolling::hourly(&log.path, "server.log"),
|
|
|
RotationConfig::Daily => tracing_appender::rolling::daily(&log.path, "server.log"),
|
|
|
RotationConfig::Never => tracing_appender::rolling::never(&log.path, "server.log"),
|
|
|
};
|
|
|
|
|
|
let (non_blocking, _guard1) = tracing_appender::non_blocking(file_appender);
|
|
|
let fmt_layer = fmt::layer()
|
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.event_format(format().compact())
|
|
|
.with_writer(non_blocking);
|
|
|
|
|
|
tracing_subscriber::registry()
|
|
|
.with(EnvFilter::from_default_env())
|
|
|
.with(fmt_layer)
|
|
|
.with(opentelemetry)
|
|
|
.init();
|
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|
|
|
|
let root = span!(tracing::Level::INFO, "app_start", work_units = 2);
|
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|
let _enter = root.enter();
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|
|
start_server_with_config(&config).await?;
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|
Ok(())
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|
}
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|
```
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|
为了让日志能在配置文件中配置，需要更新一下 src/config.rs：
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|
```rust
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#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
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pub struct ServerConfig {
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pub general: GeneralConfig,
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|
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pub storage: StorageConfig,
|
|
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pub tls: ServerTlsConfig,
|
|
|
pub log: LogConfig,
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
|
|
|
pub struct LogConfig {
|
|
|
pub path: String,
|
|
|
pub rotation: RotationConfig,
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
#[derive(Clone, Debug, Serialize, Deserialize, PartialEq)]
|
|
|
pub enum RotationConfig {
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|
|
Hourly,
|
|
|
Daily,
|
|
|
Never,
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
|
你还需要更新 examples/gen\_config.rs。相关的改变可以看 repo 下的 diff\_logging。
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|
|
tracing 和 opentelemetry 还支持 [prometheus](https://github.com/prometheus/prometheus)，你可以使用 [opentelemetry-prometheus](https://docs.rs/opentelemetry-prometheus) 来和 prometheus 交互，如果有兴趣，你可以自己深入研究一下。
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|
## CI/CD
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为了讲述方便，我把 CI/CD 放在最后，但 CI/CD 应该是在一开始的时候就妥善设置的。
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先说CI吧。这个课程的 repo [tyrchen/geektime-rust](https://github.com/tyrchen/geektime-rust) 在一开始就设置了 github action，每次 commit 都会运行：
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* 代码格式检查：cargo fmt
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* 依赖 license 检查：cargo deny
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* linting：cargo check 和 cargo clippy
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* 单元测试和集成测试：cargo test
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* 生成文档：cargo doc
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github action 配置如下，供你参考：
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```yaml
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name: build
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on:
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push:
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branches:
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- master
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pull_request:
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branches:
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- master
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jobs:
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build-rust:
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strategy:
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matrix:
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platform: [ubuntu-latest, windows-latest]
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runs-on: ${{ matrix.platform }}
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steps:
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- uses: actions/checkout@v2
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- name: Cache cargo registry
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uses: actions/cache@v1
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with:
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path: ~/.cargo/registry
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key: ${{ runner.os }}-cargo-registry
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- name: Cache cargo index
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uses: actions/cache@v1
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|
with:
|
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path: ~/.cargo/git
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|
key: ${{ runner.os }}-cargo-index
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- name: Cache cargo build
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uses: actions/cache@v1
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with:
|
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|
path: target
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|
key: ${{ runner.os }}-cargo-build-target
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- name: Install stable
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uses: actions-rs/toolchain@v1
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with:
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profile: minimal
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toolchain: stable
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override: true
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- name: Check code format
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run: cargo fmt -- --check
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- name: Check the package for errors
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run: cargo check --all
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- name: Lint rust sources
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run: cargo clippy --all-targets --all-features --tests --benches -- -D warnings
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- name: Run tests
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run: cargo test --all-features -- --test-threads=1 --nocapture
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- name: Generate docs
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run: cargo doc --all-features --no-deps
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- name: Deploy docs to gh-page
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uses: peaceiris/actions-gh-pages@v3
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with:
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github_token: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
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publish_dir: ./target/doc
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```
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除此之外，我们还可以在每次 push tag 时做 release：
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```yaml
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name: release
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on:
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push:
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tags:
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- "v*" # Push events to matching v*, i.e. v1.0, v20.15.10
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jobs:
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build:
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name: Upload Release Asset
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runs-on: ${{ matrix.os }}
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strategy:
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matrix:
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os: [ubuntu-latest]
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steps:
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- name: Cache cargo registry
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uses: actions/cache@v1
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with:
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path: ~/.cargo/registry
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|
key: ${{ runner.os }}-cargo-registry
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|
- name: Cache cargo index
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|
|
uses: actions/cache@v1
|
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|
with:
|
|
|
path: ~/.cargo/git
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|
key: ${{ runner.os }}-cargo-index
|
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|
- name: Cache cargo build
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|
|
uses: actions/cache@v1
|
|
|
with:
|
|
|
path: target
|
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|
key: ${{ runner.os }}-cargo-build-target
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|
- name: Checkout code
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uses: actions/checkout@v2
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with:
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token: ${{ secrets.GH_TOKEN }}
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submodules: recursive
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- name: Build project
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run: |
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make build-release
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- name: Create Release
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id: create_release
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uses: actions/create-release@v1
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env:
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GITHUB_TOKEN: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
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with:
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|
tag_name: ${{ github.ref }}
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|
release_name: Release ${{ github.ref }}
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draft: false
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prerelease: false
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- name: Upload asset
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id: upload-kv-asset
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uses: actions/upload-release-asset@v1
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|
env:
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|
GITHUB_TOKEN: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
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|
with:
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upload_url: ${{ steps.create_release.outputs.upload_url }}
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asset_path: ./target/release/kvs
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asset_name: kvs
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asset_content_type: application/octet-stream
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- name: Set env
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run: echo "RELEASE_VERSION=${GITHUB_REF#refs/*/}" >> $GITHUB_ENV
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|
- name: Deploy docs to gh-page
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|
uses: peaceiris/actions-gh-pages@v3
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|
with:
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|
github_token: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}
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|
publish_dir: ./target/doc/simple_kv
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|
destination_dir: ${{ env.RELEASE_VERSION }}
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```
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这样，每次 push tag 时，都可以打包出来 Linux 的 kvs 版本：
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如果你不希望直接使用编译出来的二进制，也可以打包成 docker，在 Kubernetes 下使用。
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**在做 CI 的过程中，我们也可以触发 CD**，比如：
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* PR merge 到 master，在 build 完成后，触发 dev 服务器的部署，团队内部可以尝试；
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* 如果 release tag 包含 alpha，在 build 完成后，触发 staging 服务器的部署，公司内部可以使用；
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* 如果 release tag 包含 beta，在 build 完成后，触发 beta 服务器的部署，beta 用户可以使用；
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* 正式的 release tag 会触发生产环境的滚动升级，升级覆盖到的用户可以使用。
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一般来说，每家企业都有自己的 CI/CD 的工具链，这里为了展示方便，我们演示了如何使用 github action 对 Rust 代码做 CI，你可以按照自己的需要来处理。
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在刚才的 action 代码中，还编译并上传了文档，所以我们可以通过 github pages 很方便地访问文档：
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## 小结
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我们的 KV server 之旅就到此为止了。在整整 7 堂课里，我们一点点从零构造了一个完整的 KV server，包括注释在内，撰写了近三千行代码：
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```bash
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❯ tokei .
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Language Files Lines Code Comments Blanks
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Makefile 1 24 16 1 7
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Markdown 1 7 7 0 0
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Protocol Buffers 1 119 79 23 17
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Rust 25 3366 2730 145 491
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TOML 2 268 107 142 19
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-------------------------------------------------------------------------------
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Total 30 3784 2939 311 534
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-------------------------------------------------------------------------------
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```
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这是一个非常了不起的成就！我们应该为自己感到自豪！
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在这个系列里，我们大量使用 trait 和泛型，构建了很多复杂的数据结构；还为自己的类型实现了 AsyncRead / AsyncWrite / Stream / Sink 这些比较高阶的 trait。通过良好的设计，我们把网络层和业务层划分地非常清晰，网络层的变化不会影响到业务层，反之亦然：
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我们还模拟了比较真实的开发场景，通过大的需求变更，引发了一次不小的代码重构。
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最终，通过性能测试，发现了一个客户端实现的小 bug。在处理这个 bug 的时候，我们欣喜地看到，Rust 有着非常强大的测试工具链，除了我们使用的单元测试、集成测试、性能测试，Rust 还支持模糊测试（fuzzy testing）和基于特性的测试（property testing）。
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对于测试过程中发现的问题，Rust 有着非常完善的 tracing 工具链，可以和整个 opentelemetry 生态系统（包括 jaeger、prometheus 等工具）打通。我们就是通过使用 jaeger 找到并解决了问题。除此之外，Rust tracing 工具链还支持生成 [flamegraph](https://github.com/tokio-rs/tracing/tree/master/tracing-flame)，篇幅关系，没有演示，你感兴趣的话可以试试。
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最后，我们完善了 KV server 的配置、日志以及 CI。完整的代码我放在了 [github.com/tyrchen/simple-kv](http://github.com/tyrchen/simple-kv) 上，欢迎查看最终的版本。
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希望通过这个系列，你对如何使用 Rust 的特性来构造应用程序有了深度的认识。我相信，如果你能够跟得上这个系列的节奏，另外如果遇到新的库，用[第 20 讲](https://time.geekbang.org/column/article/424017)阅读代码的方式快速掌握，那么，大部分 Rust 开发中的挑战，对你而言都不是难事。
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### 思考题
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我们目前并未对日志做任何配置。一般来说，怎么做日志，会有相应的开关以及日志级别，如果希望能通过如下的配置记录日志，该怎么做？试试看：
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```rust
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[log]
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enable_log_file = true
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enable_jaeger = false
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log_level = 'info'
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path = '/tmp/kv-log'
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rotation = 'Daily'
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```
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欢迎在留言区分享自己做 KV server 系列的想法和感悟。你已经完成了第45次打卡，我们下节课见。
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