Cours d'analyse de performance serveur Rust

Leçon 1 • Gestion des erreurs et flux de contrôle

Enseigne Result, Option et l'opérateur ? pour la propagation explicite des erreurs. Relie une gestion fiable des exceptions au comportement observable du serveur sous charge.

Leçon 2 • Types, traits et génériques

Présente le système de types de Rust, le polymorphisme basé sur les traits et la monomorphisation. Montre comment les abstractions à coût nul sont réalisées à la compilation.

Leçon 3 • Propriété, emprunt et durées de vie

Couvre le modèle mémoire central de Rust : transfert de propriété, emprunts partagés vs. exclusifs et annotations de durée de vie. Établit les garanties de sécurité qui sous-tendent tout le travail de rendement ultérieur.

Leçon 1 • Threads et concurrence à état partagé

Couvre le lancement de threads, Arc, Mutex et RwLock pour un état partagé sécurisé. Établit le modèle de concurrence de base avant d'introduire les abstractions asynchrones.

Leçon 2 • Internes du moteur d'exécution Tokio

Examine l'ordonnanceur de vol de travail de Tokio, le lancement de tâches et le pilote d'E/S. Fournit les connaissances du moteur d'exécution nécessaires pour interpréter les données de profilage des serveurs asynchrones.

Leçon 3 • Passage de messages avec canaux

Enseigne les canaux mpsc et bornés comme alternative à l'état partagé. Relie les choix de conception de canaux aux compromis de latence et de débit dans les pipelines de serveur.

Leçon 4 • Patrons de synchronisation sous charge

Analyse la contention sur les verrous et les canaux à haute concurrence et introduit des alternatives sans verrou. Prépare directement les étudiants à identifier les goulots d'étranglement de synchronisation.

Leçon 1 • Allocation sur la pile vs. sur le tas

Compare les coûts d'allocation sur la pile et sur le tas et explique quand chacun se produit en Rust. Ancre le travail de profilage ultérieur dans des mécanismes d'allocation concrets.

Leçon 2 • Collections et patrons d'allocation

Analyse les stratégies de croissance de Vec, HashMap et String et leurs implications d'allocation. Enseigne les techniques de pré-allocation et de mise en pool pour réduire les pauses équivalentes au GC.

Leçon 3 • Disposition de struct et bourrage

Enseigne l'ordre des champs, les règles d'alignement et les attributs repr qui contrôlent la disposition des structs. Montre comment les choix de disposition affectent l'utilisation des lignes de cache et la préparation SIMD.

Leçon 1 • Analyse comparative avec Criterion

Couvre l'analyse comparative statistique avec Criterion : configuration, mesure et détection de régression. Établit la discipline de mesure de base requise avant toute optimisation.

Leçon 2 • Collecte de métriques et tableaux de bord

Couvre les types de métriques compteur, jauge et histogramme avec la crate metrics et l'exportation Prometheus. Permet une visibilité continue du rendement dans des environnements de type production.

Leçon 3 • Profilage CPU avec perf et Flamegraphs

Enseigne le profilage CPU par échantillonnage avec perf et la visualisation par flamegraph. Relie l'identification de fonctions chaudes à des décisions d'optimisation ciblées.

Leçon 4 • Profilage du tas et détection de fuites

Utilise heaptrack et Valgrind Massif pour suivre la fréquence d'allocation et la mémoire maximale. Identifie les points chauds d'allocation qui dégradent le débit du serveur sous charge soutenue.

Leçon 1 • Surcharge des appels système et mise en tampon

Quantifie le coût des appels système read/write et démontre les stratégies d'E/S tamponnées. Établit pourquoi la minimisation de la fréquence des appels système est cruciale pour les serveurs à haut débit.

Leçon 2 • Surcharge de rendement TLS

Analyse le coût de la poignée de main TLS, la reprise de session et la sélection de la suite de chiffrement avec rustls. Quantifie l'impact du chiffrement sur le rendement et identifie les stratégies d'atténuation.

Leçon 3 • E/S asynchrones avec Tokio et io_uring

Compare les E/S asynchrones basées sur epoll avec les files de soumission io_uring pour une surcharge d'appels système réduite. Montre comment sélectionner et configurer le backend d'E/S pour les charges de travail cibles.

Leçon 4 • Techniques zéro copie

Enseigne sendfile, splice et le partage de tampons basé sur Bytes pour éliminer les copies de données inutiles. Réduit directement l'utilisation du CPU et la bande passante mémoire dans les charges de travail de service de fichiers et de proxy.

Leçon 1 • Efficacité du cache et localité des données

Enseigne la conscience de la hiérarchie du cache, le préchargement et la disposition des structures de données pour un accès adapté au cache. Démontre des gains de débit mesurables grâce à une localité spatiale et temporelle améliorée.

Leçon 2 • SIMD et vectorisation en Rust

Introduces portable SIMD via std::simd and target-specific intrinsics for data-parallel operations. Applies vectorization to parsing, hashing, and serialization hot paths.

Leçon 3 • Indicateurs d'optimisation du compilateur et LTO

Explique opt-level, codegen-units et les paramètres d'optimisation au moment de la liaison dans les profils Cargo. Montre comment chaque indicateur affecte la taille du binaire, le temps de compilation et le rendement à l'exécution.

Leçon 4 • Inlining, dévirtualisation et PGO

Contrôle l'inlining avec des attributs, élimine le dispatch dynamique et applique l'optimisation guidée par profil. Démontre comment chaque technique réduit le nombre d'instructions dans les boucles serveur serrées.

Leçon 1 • Tests de charge et planification de capacité

Utilise wrk, drill et Grafana k6 pour générer de la charge et identifier les points de saturation. Traduit les résultats des tests de charge en décisions de planification de capacité et priorités d'optimisation.

Leçon 2 • Rendement du routeur et des extracteurs Axum

Profile l'arbre de routage d'Axum, la chaîne d'extracteurs et la surcharge d'injection d'état. Enseigne des patrons pour minimiser les allocations par requête et le calcul des extracteurs.

Leçon 3 • Internes du pipeline Hyper et HTTP/1.1

Examine le cycle de vie des connexions Hyper, l'analyse des requêtes et les chemins d'écriture des réponses. Identifie la surcharge au niveau du cadriciel qui peut être réduite par la configuration et l'intergiciel personnalisé.

Leçon 4 • Réglage de la sérialisation et de la désérialisation

Fait des benchmarks de serde_json, simd-json et rkyv pour les charges utiles de requêtes et de réponses. Sélectionne la stratégie de sérialisation appropriée en fonction de la taille de la charge utile et des exigences de latence.

Leçon 1 • Réglage du pool de connexions et des requêtes de base de données

Analyse l'exécution des requêtes sqlx et diesel, le dimensionnement du pool de connexions et la mise en cache des instructions préparées. Réduit les pics de latence induits par la base de données qui dominent le temps de réponse du serveur.

Leçon 2 • Stratégies de mise en cache pour le rendement du serveur

Met en œuvre des caches LRU en processus et des caches distribués pour réduire les calculs redondants et les E/S. Quantifie l'impact du taux de succès du cache sur le débit et la latence de queue.

Leçon 3 • Tests de régression de rendement dans le CI

Intègre les benchmarks Criterion et les tests de charge dans les pipelines CI avec des barrières de régression automatisées. Empêche la dégradation du rendement d'atteindre la production grâce à un filtrage systématique.

Leçon 4 • Compromis architecturaux et stratégie d'optimisation

Formule l'optimisation du rendement comme une décision économique utilisant les données de profilage et les contraintes commerciales. Enseigne aux étudiants à prioriser les changements en fonction de l'impact, du risque et du coût de mise en œuvre.