הבלוג של ארתיום
בלוג על לינוקס, תוכנה חופשית, מוזיקה, סלסה, ומה לא!
מאמרים בנושא פיתוח.
אחרי תקופה ארוכה שוחררה בטא של CppCMS 1.1.0
אחרי תקופה ארוכה של המתנה שוחררה גרסת בטא 1.1.0 של CppCMS. גרסה זו מכילה המון שיפורים ושיוניים. ביניהם:
- תכנון מחדש של application pool לתיקון מספר בעיות מובנות שהיו קיימות בו עד כה
- API חדש של פעולות non-blocking לשיפור משמעותי בביצועי אפליקציות אסינכרוניות
- סיכון ועיבוד בזמן העלאה של התוכן (למשל עיבוד או בדיקה של קבצים תוך כדי העלאה)
- תמיכה משופרת ב-RESTful API
- מערכת לניהול plugin ושיפורים מערכת תבניות (templates) בהם.
- אפשרות ניהול session ללא עוגיות (למקרה והמשתמש ממש צריך)
- שילוב ניהול ה-session מול טכנולוגיות אחרות כולל מימוש עבור PHP, Java Servlet, ASP.Net ו-Python Django
- שיפורי ביצועים רבים
- ועוד...
התכנון הוא לבצע בדיקת בטא מהירה, לשחרר 1.2 כגרסה יציבה (גם ככה חלק ניכר מהמשתמשים כבר עובד בענף הפיתוח ב-git).
לאחר מכן אני רוצה לעבור לפיתוח בחלקים יותר קטנים ללא השהיות גדולות בין הגרסאות. בהמשך מתכנון:
- ל-1.4 תמיכה מלאה ב-HTTP/1.1, ב-HTTPS ומימוש של websockets
- ל-2.0 להעביר CppCMS ל-C++11 תוך ניקוי חלק מה-API שילקח מספריה סטנדרטית כמו
std::shared_ptr
אתם מוזמנים להתנסות בגרסת בטא האחרונה!
שילוב בין טכנולוגיות Web שונות ו-CppCMS
כשיש לך מערכת ווב גדולה ומפותחת ואתה צריך להעביר חלקים קריטיים ממנה לטכנולוגיה מהירה יותר (קרי CppCMS) אתה נתקל קודם כל בבעיה הבסיסית - איך לשתף מידע.
נתונים גולמיים זה קל - יש מסדי נתונים, יש קבצים - אין פה משהו מסובך, אבל אתה צריך גם לשתף מידע על המשתמש ועל ה-session שלו בין הטכנולוגיות ופה כל אחד ממש את מה שהוא צריך בצורה אחרת. מצד שני זה מאוד חיוני לשתף מידע קריטי כמו זיהוי משתמש בצורה מאובטחת.
לכן, יצרתי שכבת תיאמות שמאפשרת לגשת ל-Session של CppCMS מכל שפת תכנות אחרת.
בשלב ראשון עדכנתי את המחלקות הקשירות לניהול ה-Session של CppCMS שיוכלו לפעול בצורה בלתי תלויה מהמערכת. יצרתי API נקי מבוסס C בלבד כדי שלא יהיו בעיות כמו חריגות (exceptions) האופייניות ל-++C וגם כדי שאפשר היה לטעון את הפונקיות ישירות בעזרת dlopen.
אחר כך יצרתי מספר מודולים עבור שפות שונות:
- PHP עם שימוש ב-Swig
- Java/Servlet עם שימוש ב-JNA
- Python עם שימוש ב-ctypes והתממשקות עם Django (אבל לא מוגבל ל-Django)
- Asp.Net עם שימוש ב-PInvoke
כמובן זה לא מוגבל אליהם בלבד. אבל לכל שפה חדשה צריך לבנות מעטפת. שקלתי לעשות גם ל-Ruby on Rails אבל ויתרתי לבינתיים כי אין לי ניסיון עם Ruby בכלל, אז שמישהו יתרום בעת הצורך.
חייב להגיד לכל טכנולויה היו בעיות משלה... למשל ב-Python היו התנהגויות מוזרות כשניסיתי לבנות מתודות באופן דינאמי, ב-Java/JNA הכל עבר חלק להבפליא. PInvoke שיגע אותי עם חוסר רצון שלו להמיר UTF-8 ל-string ובחזרה (אגב Mono כן עושה זאת בצורה שקופה אבל לא Net. של Windows מתעקש להשתמש בקידוד ANSI). יצירת מודולים עם Swig עבדה לא רע בכלל, אבל נדרשת עוד מעטפת כדי להתאים את הכל בסופו של דבר לשפה עצמה והתנהגותה.
ואיך זה נראה
PHP:
// pool initialization
$pool=CppCMS_SessionPool::from_config('cppcms-config.js');
// per request session access
$session=$pool->session();
$session->load();
$x=0;
if($session->is_set('x')) {
$x=$session['x'];
}
$x=intval($x)+1;
$session['x']=$x;
$session->save();
...
Java/Servlet:
static SessionPool pool;
public void init() throws ServletException
{
pool = SessionPool.openFromConfig("/path/to/cppcms-config.js");
}
public void doGet(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException
{
Session session = pool.getSession();
session.load(request);
String x="0";
if(session.isSet("x"))
x=session.get("x");
x=Integer.toString(Integer.parseInt(x)+1);
session.set("x",x);
session.save(response);
session.close();
...
}
Python/Django:
# Create global pool
pool=cppcms.SessionPool('/path/to/cppcms-config.js')
# Actual view
def home(request):
s=pool.session()
s.load(django_request=request)
v='0'
if 'x' in s:
v= s['x']
s['x']=str(int(v)+1)
response = HttpResponse()
s.save(django_response=response)
...
C#/ASP.Net:
static SessionPool pool;
static Example() {
pool = SessionPool.FromConfig("cppcms-config.js");
}
protected void Page_Load(object sender,EventArgs e)
{
using(Session s = pool.Session()) {
s.Load(Request);
string v="0";
if(s.IsSet("x"))
v=s["x"];
v = (int.Parse(v) + 1).ToString();
s["x"]=v;
s.Save(Response);
}
...
}
אפשר לראות את הקוד והדוגמאות המלאות כאן
אני עדיין תוהה עם איזו עוד פלטפורמה כדי לעשות אינטגרציה. בסופו של דבר חשובה לי הפשוטות והנוחות של העבודה.
לשרת את כל אתרי החדשות בארץ בעזרת... CppCMS
אני לא יודע אם שמתם לב, אבל בשנה האחרונה קצב הפיתוח של תשתית CppCMS ירד בצורה ניכרת. ריכזתי את מרבית המאמצים במערכת פרסום מיוחדת הבנויה על תשתית ה־CppCMS שפותח עבור לקוח.
הפרויקט נקרא ליניקום.
היום, כשליניקום כבר פעיל זמן רב ומתוחזק ע"י צוות מורחב, אני אוכל להקדיש יותר זמן לתשתית CppCMS עצמה.
מספר מילים על "ליניקום":
"ליניקום" הוא מנוע שמביא פרסומות תלויות תוכן ומותאמות למשתמש לאתרים שונים בקלות רבה. מרבית אתרי החדשות הגדולים בארץ משתמשים בשירותי ליניקום, ביניהם: ynet, הארץ, מאקו, Jerusalem Post, ואללה ועוד רבים אחרים כולל מספר אתרים גדולים בחו"ל.
להלן כמה עובדות מעניינות:
- ליניקום מבוססת על טכנולוגית CppCMS
- המערכת משרתת כ־10,000,000 פניות המותאמות למשתמש ביום - קרי כ־115 פניות בשניה.
- בשעות העמוסות הקצב מגיע לכ־160 פניות בשניה.
- השרת מייצר תעבורה יוצאת ממוצעת של כ־11 מגאביט בשניה.
- צריכת זיכרון הכוללת של המערכת (שרת וואב, בסיס נתונים, יישום, מערכת ההפעלה) הוא בסביבות 360MB
- העומס הממוצע על המעבדים הוא כ-5%
- השרת רץ על c1.medium instance בודד ב־Amazon EC2
המערכת רצה מאחורי lighttpd ומשתמשת ב־PosgreSQL לשמירה וניהול הנתונים בצורה אינטנסיבית, עם זאת, מרבית הנתונים הנדרשים בזמן אמת שמורים ומנוהלים בזיכרון.
כמעט כל פניה לשרת דורשת עיבוד נתונים על מנת לספק פרסומות מותאמות אישית, מבחינה טכנית, זה אומר שלא ניתן לעשות "מיקור חוץ" של הפניות האלה לקבצים הסטטיים וכל פניה של כל לקוח צריכה להיות מטופלת בנפרד.
מערכת הפרסום הזו, היא הדוגמה הקלאסית לשימוש בטכנולוגיית CppCMS - מערכת שצריכה להיות מהירה ואפקטיבית. מערכת שמסוגל להתמודד עם עומסים גבוהים ולעתים חריגים ללא בעיות ולספק איכות השירות גבוהה ביותר.
שימוש בנתונים השמורים בזיכרון, ניהול נתונים שלא יכולים להיות שמורים בזיכרון מטמון - זה המקום בו יכולות CppCMS באות לידי ביטוי במלואן. יכולת גדילה גבוהה עם דרישות תחזוקה מינימליות, אמינות גבוהה - האם אלה שמאפשרים לדאוג לצד העסקי בלי לחשוב על בעיות ביצועים אפשריות.
הרהורים על Java... או זה לא מגניב, אבל זה עובד
לאחרונה יצא לכתוב מעט ב־Java, אחד מהם היה תוסף ל־ImageJ כחלק מהעבדת התזה שלי, במקרה השני כתבתי יישום GUI קטן שהייתי צריך אפשרות להריץ אותו במספר פלטפורמות בצורה פשוטה.
התחושה העיקרית שקיבלתי מהשפה:
בעוד 50 שנה ימשיכו לתחזק ולכתוב קוד שכתוב בה
אולי למשפט הזה יש קונוטציה שלילית, אבל למעשה אני מתכוון לזה במובן הטוב ביותר, זאת השפה, סליחה אני אתקן, זאת פלטפורמה, שבנויה לשרוד שנים. זאת לא טכנולוגיה מגניבה שקמה שלשום, התפתחה לכיוונים שונים ומשונים, אלא סביבה מסודרת, מתוכננת היטב וגם היא מכילה "אי־נוחויות" הן לא מספיק קריטיות. עכשיו אני אפרט.
הסדר פשוט מובנה בשפה בצורה שלפעמים "מציקה" אבל מצד שני מאוד מקלה עליך. החל משמות הקבצים ומחלקות, צורה של הגדרת מתודות, התיעוד (JavaDoc) הסטנדרטי, הספציפיקציות המדויקות (ללא Undefined Behaviour). בקוד Java קל התמצא, קל לקרוא, קל לכתוב.
ניהול החריגות שחלק מהאנשים לא אוהבים ב־Java פשוט עושה סדר. אם צריך לטפל במשהו אתה לא תשכח. הן חלק מהחוזה שלך עם המתודה. לפעמים זה מציק (מה לעזאזל אתה צריך להתייחס ל־IOException כשאני יודע שיש קובץ וזה לא מעניין אותי כרגע), אבל בפועל זה גורם לך לכתוב בצורה הרבה יותר מסודרת.
פשוטות: אין בה תכונות מגניבות, אתה לא יכול לכתוב בשורה אחת חישוב מסובך כמו ב־Matlab, אתה לא תוכל לכתוב בשלוש שורות פונקציה מגניבה שתעשה משהו יפה, מצד שני, אתה יודע בדיוק מה קורה, ההתנהגות היא ברורה וקל להבין מה קורה.
עושר ה־API: אני חשוב שזה אחד הצדים חזקים ביותר של השפה: GUI, Unicode, Web, מתמטיקה, רשת, I/O ועוד אלף ואחד דברים וכל זה מובנה, עובד, ותואם לאחור. אתה יכול כתוב יישומים ענקיים בלי להזדקק לספריית צד ג'. אתה רוצה לשלוח חללית למאדים: תייבא org.marse ו־org.nasa.spaceship ותקרא למתודה "lunch".
הפצת תכנה: הקלות בה יכולתי לכתוב תוסף ל־ImageJ ולחבר אותו הייתה פשוט מעולה - אתה מוריד Class וזה "פשוט עובד". נכון, אם לוקחים תכנות כמו GIMP גם להם קל לכתוב תוסף ב־Python, אבל אתה לא תוכל תכתוב שום דבר רציני שדורש חישוב אמתי בו, לעומת זאת ב־Java המהירות קרובה הרבה יותר למהירות קוד ה־C או C++.
בדיוק בעזרת שפה (סליחה פלטפורמה) עם התכונות האלה אתה בונה מערכות שתשרודנה שנים על גבי שנים ותוכל תחזק אותם בקלות לאורך הזמן. בקיצור, זאת פלטפורמה מאוד לא מגניבה, אבל, אולי דווקא בגלל זה, היא תשרוד עוד שנים רבות.
שורה תחתונה, אני מאוד נהניתי לעבוד ב־Java.
Comet בצורה שפויה
HTML5 ו־Comet
היום HTML5 מציע שני כלים עיקריים ליישומי Comet:
- טכנולוגיית WebSockets
- טכנולוגיית Server-Sent Events
מבחינה טכנית, WebSockets (WS) מייצרים קשר דו־כיווני מלא ומאפשרים הן לשרת והן לקוח לשלוח הודעות בזמן אמת - בלי לפתוח קשרים נוספים. לעומת זאת Server-Sent Events (SSE) זהו קשר חד־כיווני, בו השרת הוא זה ששולח אירועים ללקוח ואם הלקוח צריך לשלוח משהו לשרת, הוא משתשמש בכלי Ajax נוכחיים כמו XMLHttpRequest (XHR).
למען האמת, עד עכשיו יצא לי לעקוב אחרי התפתחות של WS. הפרוטוקול החליף מספר גרסאות, הדפדפנים שינו את המימושים בהתאם עד שהפרוטוקול התייצב. כיום התמיכה ב־WS קיימת ברוב הדפדפנים עדכניים ואמורה להיכנס גם ל־IE10. לעומת זאת, כל הנושא של SSE חלף על פניי ולא שמתי עליו לב.
כיוון שאני מעסק בצד השרת בעיקר, הכנסתי את נושא ה־WS לתכנית העבודה שלי. אבל עדיין לא הצלחתי להגיע אליו; ולא במקרה.
למרות העתיד ה"זוהר" של WS, המימוש הוא לא פשוט. לא מדובר כאן בבעיה טכנית, הרי תמיכה ב־Comet כבר קיימת ועובדת יפה, הבעיה היא בעיה מהותית: כדי לממש WS צריך לשנות פרוטוקול HTTP. ברגע ש"לחיצה היד" של WS נגמרת, לא מדובר עוד ב־HTTP, אלא בפרוטוקול שונה לחלוטין.
לכן, הכלים ופרוטוקולים שבעזרתם יישומים מתקשרים עם שרתי Web, לא מתאימים. למשל, אי אפשר להעביר תקשורת של WS מעל FastCGI, SCGI או CGI. גם אם היישום שלך עובד ב־HTTP, לא כל שרת web ידע להתמודד עם הבעיה: החלפת ה־HTTP בפרוטוקול חלופי.
לכן, אפילו ש־WS, זאת טכנולוגיה מבטיחה, היא עדיין רחוקה מהבשלות האמתית.
לעומת זאת, SSE, שנדחקו הצדה, לא סובלים מהבעיות האלה!
- SSE לא משנים את פרוטוקול ה־HTTP, לכן, אין בעיות שימוש בתשתיות הקיימות.
- הביצועים של SSE לא נופלים על אלה של WS.
SSE הרבה יותר קלים לתפעול:
- מכילים מנגנון סנכרון אוטומטי, במקרה של התנתקות
- מאפשרים לשלוח אירועים שונים ברמת JavaScript בלי שכבות נוספות
- ניתן לסגת בקלות ל־Long Polling עם XHR פשוט במקרה שהדפדפן לא תומך ב־SSE.
החיסרון היחידי של SSE לעומת WS: לא ניתן לשלוח הודעות באותו הקשר לשרת. אלא לכל הודעה לשרת צריך לשלוח XHR משלו. אבל? SSE מכסה את הרוב המקרים של שימוש ב־Comet!
המימוש? קיים ב־Firefox, Opera, Chrome, Safari ואמור להיכנס ל־IE10
אז איך זה עובד
בואו נדגים אפליקציה שמציגה את מחיר המניה העדכני ביותר בדפדפן:
בצד הלקוח, אנחנו נכתוב את הקוד הפשוט הבא:
function read_data() {
var stream = new EventSource('/ticker/get');
stream.onmessage = function(e){
document.getElementById('price').innerHTML=e.data;
};
stream.onerror = function(e){
console.log(e);
};
}
read_data();
אנחנו פותחים EventSource ועל כל אירוע שמכיל מידע אנחנו מעדכנים שדה html עם המחיר העדכני ביותר.
בצד השרת הנושא שקצת יותר מורכב כי אנחנו צריכים לנהל מספר קשרים:
כשנכנס קשר חדש, אנחנו מכינים אותו - מגדירים את ה-Content-Type כ־text/event-stream, מבטלים caching בדרך.
לוקחים את ה־id של הערך הידוע האחרון, זה יאפשר לנו לדעת אם הלקוח התנתק אז אם הוא יודע את המחיר העדכני ביותר או לא. אם הערך שונה מהערך הנוכחי, אנחנו שולחים עדכון, אחרת מכניסית אותו ל"רשימת המתנה" - כל הלקוחות הממתינים לעדכון.
void main(std::string /*url*/)
{
response().set_content_header("text/event-stream");
response().set_header("Cache-Control", "no-cache");
auto last_id = atoi(request().cgetenv("HTTP_LAST_EVENT_ID"));
auto context=release_context();
if(last_id != counter_) {
async_send(context);
}
else
waiters_.insert(context);
}
כיצד אנחנו שולחים עדכונים:
התוכן מורכב מה־id - של המחיר - מנגנון הסנכרון שלנו והתוכן - המחיר עצמו.
void async_send(booster::shared_ptr<cppcms::http::context> waiter)
{
waiter->response().out() <<
"id:" << counter_ <<"\n"
"data:" << price_ << "\n"
"\n";
אחר כך אנחנו מגדירים completion-handler שיבדוק אם פעולה הצליח (אם לא אז קשר נסגר אין מה לעשות) ואם כן, ואין עדכונים נוספים ומכניסים אותו לרשימת ההמתנה.
waiter->async_flush_output([=,counter_](cppcms::http::context::completion_type status){
if(status!=0)
return;
if(counter_ != this->counter_) {
this->async_send(waiter);
}
else {
this->waiters_.insert(waiter);
}
});
}
עכשיו נכתוב פונקציה קטנה שמאפשרת לנו לעדכן את אלו שממתינים למחיר חדש:
void update_price(double new_one)
{
counter_++;
price_ = new_one;
for(auto waiter : waiters_) {
async_send(waiter);
}
waiters_.clear();
}
נעדכן מונה כדי לסמן מחיר חדש, נעבור על הרשימה ונשלח מחיר מעודכן לכולם. מנגנון פשוט שניתן לממש עם כלים פשוטים (במידה והתשתית שלך תומכת ב־Comet).
ניתן למצוא כאן את הקוד המלא.
חיבור לשרת
כדי שהמנגנון הזה יעבוד צריך לוודא ששרת ה־Web ישלח את התוכן באופן מידי ולא ישמור אותו בזיכרון (בציפייה שעוד מידע יגיע).
- Lighttpd עושה את זה בלי בעיה ב־FastCGI, SCGI ו־HTTP כברירת מחדל.
- Apache עושה את זה כברירת מחדל ב־SCGI ו־HTTP אבל ב־FastCGI דרושה אופציה -flush ואז הכל תקין.
לעומת זאת, "Nginx המהולל" עושה בעיות. בפרוטוקולים SCGI ו־HTTP ניתן לבטל buffering עם אופציה http_buffering off או scgi_buffering off אבל ב־FastCGI, שהוא הפרוטוקול הכי נפוץ בעבודה עם שרת Web אופציה כזו לא קיימת! כרגיל, Nginx מפתיע... (או שלא).
אז כרגיל, עוד סיבה טובה לא להשתמש ב־Nginx. אז אני אחזור את הטענה שלי: Nginx, תודה לא, Lighttpd.
