Ottimizzare il networking

La semplicità delle funzioni Cloud Run ti consente di sviluppare rapidamente il codice ed eseguirlo in un ambiente serverless. Su larga scala, il costo di esecuzione delle funzioni è ridotto e l'ottimizzazione del codice potrebbe non sembrare una priorità elevata. Tuttavia, man mano che il deployment viene eseguito su larga scala, l'ottimizzazione del codice diventa sempre più importante.

Questo documento descrive come ottimizzare la rete per le funzioni. Ecco alcuni dei vantaggi dell'ottimizzazione della rete:

  • Riduci il tempo della CPU impiegato per stabilire nuove connessioni in uscita a ogni chiamata di funzione.
  • Riduci la probabilità di esaurire le quote di connessione o DNS.

Mantenere le connessioni permanenti

Questa sezione fornisce esempi di come mantenere connessioni permanenti in una funzione. In caso contrario, le quote di connessione potrebbero esaurirsi rapidamente.

Questa sezione illustra i seguenti scenari:

  • HTTP/S
  • API di Google

Richieste HTTP/S

Lo snippet di codice ottimizzato di seguito mostra come mantenere le connessioni permanenti instead of creating a new connection upon every function invocation:

Node.js 

const fetch = require('node-fetch');

const http = require('http');
const https = require('https');

const functions = require('@google-cloud/functions-framework');

const httpAgent = new http.Agent({keepAlive: true});
const httpsAgent = new https.Agent({keepAlive: true});

/**
 * HTTP Cloud Function that caches an HTTP agent to pool HTTP connections.
 *
 * @param {Object} req Cloud Function request context.
 * @param {Object} res Cloud Function response context.
 */
functions.http('connectionPooling', async (req, res) => {
  try {
    // TODO(optional): replace this with your own URL.
    const url = 'https://www.example.com/';

    // Select the appropriate agent to use based on the URL.
    const agent = url.includes('https') ? httpsAgent : httpAgent;

    const fetchResponse = await fetch(url, {agent});
    const text = await fetchResponse.text();

    res.status(200).send(`Data: ${text}`);
  } catch (err) {
    res.status(500).send(`Error: ${err.message}`);
  }
});

Python 

import functions_framework
import requests

# Create a global HTTP session (which provides connection pooling)
session = requests.Session()


@functions_framework.http
def connection_pooling(request):
    """
    HTTP Cloud Function that uses a connection pool to make HTTP requests.
    Args:
        request (flask.Request): The request object.
        <http://flask.pocoo.org/docs/1.0/api/#flask.Request>
    Returns:
        The response text, or any set of values that can be turned into a
        Response object using `make_response`
        <http://flask.pocoo.org/docs/1.0/api/#flask.Flask.make_response>.
    """

    # The URL to send the request to
    url = "http://example.com"

    # Process the request
    response = session.get(url)
    response.raise_for_status()
    return "Success!"

Vai 


// Package http provides a set of HTTP Cloud Functions samples.
package http

import (
	"fmt"
	"net/http"
	"time"

	"github.com/GoogleCloudPlatform/functions-framework-go/functions"
)

var urlString = "https://example.com"

// client is used to make HTTP requests with a 10 second timeout.
// http.Clients should be reused instead of created as needed.
var client = &http.Client{
	Timeout: 10 * time.Second,
}

func init() {
	functions.HTTP("MakeRequest", MakeRequest)
}

// MakeRequest is an example of making an HTTP request. MakeRequest uses a
// single http.Client for all requests to take advantage of connection
// pooling and caching. See https://godoc.org/net/http#Client.
func MakeRequest(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	resp, err := client.Get(urlString)
	if err != nil {
		http.Error(w, "Error making request", http.StatusInternalServerError)
		return
	}
	if resp.StatusCode != http.StatusOK {
		msg := fmt.Sprintf("Bad StatusCode: %d", resp.StatusCode)
		http.Error(w, msg, http.StatusInternalServerError)
		return
	}
	fmt.Fprintf(w, "ok")
}

PHP

Ti consigliamo di utilizzare il framework HTTP PHP Guzzle per inviare richieste HTTP, in quanto gestisce le connessioni permanenti automaticamente.

Accesso alle API di Google

L'esempio seguente utilizza Cloud Pub/Sub, ma questo approccio funziona anche per altre librerie client, ad esempio Cloud Natural Language o Cloud Spanner. Tieni presente che i miglioramenti del rendimento possono dipendere dall'implementazione corrente di determinate librerie client.

La creazione di un oggetto client Pub/Sub genera una connessione e due query DNS per chiamata. Per evitare connessioni e query DNS non necessarie, crea l'oggetto client Pub/Sub a livello globale come mostrato nell'esempio seguente:

Node.js 

const functions = require('@google-cloud/functions-framework');
const {PubSub} = require('@google-cloud/pubsub');
const pubsub = new PubSub();

/**
 * HTTP Cloud Function that uses a cached client library instance to
 * reduce the number of connections required per function invocation.
 *
 * @param {Object} req Cloud Function request context.
 * @param {Object} req.body Cloud Function request context body.
 * @param {String} req.body.topic The Cloud Pub/Sub topic to publish to.
 * @param {Object} res Cloud Function response context.
 */
functions.http('gcpApiCall', (req, res) => {
  const topic = pubsub.topic(req.body.topic);

  const data = Buffer.from('Test message');
  topic.publishMessage({data}, err => {
    if (err) {
      res.status(500).send(`Error publishing the message: ${err}`);
    } else {
      res.status(200).send('1 message published');
    }
  });
});

Python 

import os

import functions_framework
from google.cloud import pubsub_v1


# Create a global Pub/Sub client to avoid unneeded network activity
pubsub = pubsub_v1.PublisherClient()


@functions_framework.http
def gcp_api_call(request):
    """
    HTTP Cloud Function that uses a cached client library instance to
    reduce the number of connections required per function invocation.
    Args:
        request (flask.Request): The request object.
    Returns:
        The response text, or any set of values that can be turned into a
        Response object using `make_response`
        <http://flask.pocoo.org/docs/1.0/api/#flask.Flask.make_response>.
    """

    """
    The `GCP_PROJECT` environment variable is set automatically in the Python 3.7 runtime.
    In later runtimes, it must be specified by the user upon function deployment.
    See this page for more information:
        https://cloud.google.com/functions/docs/configuring/env-var#python_37_and_go_111
    """
    project = os.getenv("GCP_PROJECT")
    request_json = request.get_json()

    topic_name = request_json["topic"]
    topic_path = pubsub.topic_path(project, topic_name)

    # Process the request
    data = b"Test message"
    pubsub.publish(topic_path, data=data)

    return "1 message published"

Vai 


// Package contexttip is an example of how to use Pub/Sub and context.Context in
// a Cloud Function.
package contexttip

import (
	"context"
	"encoding/json"
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
	"os"
	"sync"

	"cloud.google.com/go/pubsub"
	"github.com/GoogleCloudPlatform/functions-framework-go/functions"
)

// client is a global Pub/Sub client, initialized once per instance.
var client *pubsub.Client
var once sync.Once

// createClient creates the global pubsub Client
func createClient() {
	// GOOGLE_CLOUD_PROJECT is a user-set environment variable.
	var projectID = os.Getenv("GOOGLE_CLOUD_PROJECT")
	// err is pre-declared to avoid shadowing client.
	var err error

	// client is initialized with context.Background() because it should
	// persist between function invocations.
	client, err = pubsub.NewClient(context.Background(), projectID)
	if err != nil {
		log.Fatalf("pubsub.NewClient: %v", err)
	}
}

func init() {
	// register http function
	functions.HTTP("PublishMessage", PublishMessage)
}

type publishRequest struct {
	Topic   string `json:"topic"`
	Message string `json:"message"`
}

// PublishMessage publishes a message to Pub/Sub. PublishMessage only works
// with topics that already exist.
func PublishMessage(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	// use of sync.Once ensures client is only created once.
	once.Do(createClient)
	// Parse the request body to get the topic name and message.
	p := publishRequest{}

	if err := json.NewDecoder(r.Body).Decode(&p); err != nil {
		log.Printf("json.NewDecoder: %v", err)
		http.Error(w, "Error parsing request", http.StatusBadRequest)
		return
	}

	if p.Topic == "" || p.Message == "" {
		s := "missing 'topic' or 'message' parameter"
		log.Println(s)
		http.Error(w, s, http.StatusBadRequest)
		return
	}

	m := &pubsub.Message{
		Data: []byte(p.Message),
	}
	// Publish and Get use r.Context() because they are only needed for this
	// function invocation. If this were a background function, they would use
	// the ctx passed as an argument.
	id, err := client.Topic(p.Topic).Publish(r.Context(), m).Get(r.Context())
	if err != nil {
		log.Printf("topic(%s).Publish.Get: %v", p.Topic, err)
		http.Error(w, "Error publishing message", http.StatusInternalServerError)
		return
	}
	fmt.Fprintf(w, "Message published: %v", id)
}

Connessioni in uscita

Timeout delle richieste in uscita

Dopo 10 minuti di inattività si verifica un timeout per le richieste dalla funzione alla rete VPC. Per le richieste dalla tua funzione a internet, è previsto un timeout dopo 20 minuti di inattività.

Reimpostazione delle connessioni in uscita

Gli stream di connessione dalla tua funzione alla rete VPC e a internet possono essere occasionalmente interrotti e sostituiti quando l'infrastruttura di base viene riavviata o aggiornata. Se la tua applicazione riutilizza connessioni di lunga durata, ti consigliamo di configurarla in modo da ristabilire le connessioni per evitare il riutilizzo di una connessione non attiva.

Test di carico della funzione

Per misurare quante connessioni vengono eseguite in media dalla funzione, è sufficiente eseguirne il deployment come funzione HTTP e utilizzare un framework di test delle prestazioni per invocarla a determinati QPS. Una possibile scelta è Artillery, che puoi invocare con una singola riga:

$ artillery quick -d 300 -r 30 URL

Questo comando recupera l'URL specificato a 30 QPS per 300 secondi.

Dopo aver eseguito il test, controlla l'utilizzo della quota di connessione nella pagina della quota dell'API Cloud Run Functions in Cloud Console. Se l'utilizzo è costantemente intorno a 30 (o un multiplo), stai stabilendo una (o più) connessioni in ogni chiamata. Dopo aver ottimizzato il codice, dovresti notare alcune (10-30) connessioni solo all'inizio del test.

Puoi anche confrontare il costo della CPU prima e dopo l'ottimizzazione nel grafico della quota di CPU nella stessa pagina.